JP2005514098A - Method and system for assessing cardiac ischemia using an exercise protocol - Google Patents

Method and system for assessing cardiac ischemia using an exercise protocol Download PDF

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Abstract

被験者の心臓または心臓血管の健康状態の尺度を提供し、この被験者の心臓虚血を評価する方法(40a〜48aおよび40b〜48b)が本願では説明される。  Described herein are methods (40a-48a and 40b-48b) that provide a measure of a subject's heart or cardiovascular health and assess cardiac ischemia in the subject.

Description

[関連出願]
本願は、2001年12月26日に出願した同時係属出願の米国特許出願第10/036,005号の一部継続出願であり、この特許出願も同様に2001年6月26日に出願した同時係属出願の米国特許出願第09/891,910号の一部継続出願であり、さらにこの特許出願も2000年6月26日に米国特許出願第09/603,286号として出願したものの一部継続出願である。これら全ての特許の開示内容の全ては、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
[Related applications]
This application is a continuation-in-part of U.S. patent application Ser. No. 10 / 036,005, filed Dec. 26, 2001, which is also filed on Jun. 26, 2001. This is a continuation-in-part of pending US application Ser. No. 09 / 891,910, and this patent application is also a continuation of part of what was filed as US patent application Ser. No. 09 / 603,286 on June 26, 2000. It is an application. The entire disclosure of all these patents is hereby incorporated by reference.

[発明の分野]
本発明は、体表面の心電図(ECG)データーの処理に基づいた、心臓虚血の非侵襲性の高精度診断に関する。心臓虚血に対する本発明の定量的な評価方法は、一般には、心臓自体および心臓血管系の両方の健康状態を同時に示すことができる。
[Field of the Invention]
The present invention relates to a non-invasive high-precision diagnosis of cardiac ischemia based on the processing of electrocardiogram (ECG) data on the body surface. The quantitative assessment method of the present invention for cardiac ischemia can generally indicate the health status of both the heart itself and the cardiovascular system at the same time.

心臓発作および他の心臓の虚血の症状は、合衆国では死亡および障害の主要原因である。一般に、特定の患者の心臓発作などへの罹病性は、心臓活動を上昇させた期間に心臓の虚血(心臓組織自体への血流が十分でないことであり、結果として酸素の供給が不十分になる)の形跡を検査することによって評価することができる。無論、測定技術が十分に容易で、心臓へ過度のストレス(その状態はまだ知られていない)を加えることなく、また患者へ過度の不快感を与えずに実行できることが極めて望ましい。検出可能な虚血のない患者、虚血が中程度の患者、および冠動脈疾患の患者などの様々な程度の健康状態の患者に対して、この測定技術が有用であることも望ましい。   Heart attacks and other heart ischemia symptoms are the leading cause of death and disability in the United States. In general, the susceptibility of a particular patient to a heart attack, etc., is due to cardiac ischemia (insufficient blood flow to the heart tissue itself during periods of increased cardiac activity, resulting in inadequate oxygen supply) Can be evaluated by examining the evidence of Of course, it is highly desirable that the measurement technique be easy enough and can be performed without undue stress on the heart (its condition is not yet known) and without undue discomfort to the patient. It is also desirable that this measurement technique be useful for patients with various degrees of health, such as patients without detectable ischemia, patients with moderate ischemia, and patients with coronary artery disease.

心臓血管系は、心拍数を調整することによって生理学的なストレスの変化に反応する。この調整は、体表面のECGのR−R間隔を測定することによって評価することができる。連続するR波間の時間間隔は、連続する心拍間の間隔(RR間隔)を示す。この調整は通常、ECGのQT間隔の持続時間における対応する変化と共に発生する。このQT間隔は、心筋の電気的興奮の持続時間を特徴付けると共に、心筋の一定体積に対して平均された活動電位の持続時間を示す(図1)。一般的に言うと、各ECGのリードでQT間隔として測定された平均活動電位の持続時間は、時間的に変化する心臓収縮活動の指標と考えることができる。   The cardiovascular system responds to changes in physiological stress by adjusting the heart rate. This adjustment can be evaluated by measuring the RR interval of the ECG on the body surface. The time interval between successive R waves indicates the interval between successive heartbeats (RR interval). This adjustment usually occurs with a corresponding change in the duration of the ECG QT interval. This QT interval characterizes the duration of myocardial electrical excitation and shows the duration of action potential averaged over a constant volume of myocardium (FIG. 1). Generally speaking, the duration of the average action potential measured as a QT interval at each ECG lead can be considered as an index of time-varying cardiac contraction activity.

コンピューター技術における最近の進歩により、心拍数およびQT間隔の変動の自動分析に改善がもたらされた。心拍数(またはRR間隔)の変動分析とは別にまたはそれと組み合わせて行われるQT間隔の変動(分散)を観察することにより、心不整脈についての個々の罹病性の評価に対する効果的なツールが提供されることは、現在では周知である(B.Surawicz, J. Cardiovasc. Electrophysiol, 1996, 7, 777-784)。心不整脈の罹病性に対する別の種類のQTおよび他の間隔の変動についての特許出願は、Chamounによる米国特許第5,020,540号、1991年;Wangの米国特許第4,870,974号、1989年;Krollらの米国特許第5,117,834号、1992年;Henkinらの米国特許第5,323,783号、1994年;Xueらの米国特許第5,792,065号、1998年;Landerの米国特許第5,827,195号、1998年;Landerらの米国特許第5,891,047号、1999年;Hojumらの米国特許第5,951,484号、1999年の中で説明されている。   Recent advances in computer technology have led to improvements in automated analysis of heart rate and QT interval variability. Observing QT interval variability (variance) performed separately or in combination with heart rate (or RR interval) variability analysis provides an effective tool for assessing individual susceptibility to cardiac arrhythmias. This is now well known (B. Surawicz, J. Cardiovasc. Electrophysiol, 1996, 7, 777-784). Patent applications for another type of QT and other interval variations for cardiac arrhythmia susceptibility are Chamoun US Pat. No. 5,020,540, 1991; Wang US Pat. No. 4,870,974, 1989; Kroll et al. US Pat. No. 5,117,834, 1992; Henkin et al. US Pat. No. 5,323,783, 1994; Xue et al. US Pat. No. 5,792,065, 1998 Lander et al., US Pat. No. 5,827,195, 1998; Lander et al. US Pat. No. 5,891,047, 1999; Hojum et al. US Pat. No. 5,951,484, 1999; Explained.

心臓の電気的不安定性は、QT分散の観察をECGのT波の反復の分析と連結することによって予測することもできることが最近発見された(Verrierらの米国特許第5,560,370号、5,842,997号、5,921,940号)。この方式は、突然心臓死に対する危険に対して個人を特定および管理する上である程度有用である。発明者らは、QT間隔の分散は長いQT症候群の患者の不整脈に対する危険に連結されると報告している。しかしながら、T波の反復を同時に測定せずにQT間隔の分散だけでは、心臓の電気的不安定性を正確に予測することは難しいと言われている(米国特許第5,560,370号の列6、行4〜15)。   It has recently been discovered that cardiac electrical instability can also be predicted by linking observations of QT dispersion to analysis of ECG T-wave iterations (Verrier et al., US Pat. No. 5,560,370, 5,842,997, 5,921,940). This scheme is useful to some extent in identifying and managing individuals against the risk of sudden cardiac death. The inventors report that the dispersion of QT intervals is linked to the risk for arrhythmia in patients with long QT syndrome. However, it is said that it is difficult to accurately predict the electrical instability of the heart with only the dispersion of the QT interval without simultaneously measuring T wave repetitions (see US Pat. No. 5,560,370). 6, lines 4-15).

突然心臓死の予測に対するQT間隔の分散を分析する別の出願は、J. Sarmaによって行われている(米国特許第5,419,338号)。彼は自律神経系を試験する方法を説明している。この方法は、心臓に対する副交感神経および交感神経の両方の制御の間の不均衡を評価し、これにより、突然心臓死に対する傾向を示すように設計されている。   Another application to analyze the variance of the QT interval for the prediction of sudden cardiac death is filed by J. Sarma (US Pat. No. 5,419,338). He explains how to test the autonomic nervous system. This method is designed to assess the imbalance between the control of both parasympathetic and sympathetic nerves to the heart, thereby indicating a tendency to sudden cardiac death.

同じ発明者は、自律神経系の試験手順はQTヒステリシスに基づいて設計することができると提案されている(J.SarmaらのPACE 10、485-491 (1988))。運動と回復との間のヒステリシスが観察され、初期の運動後の期間における交感神経副腎の活動の結果であると考えられた。そのような活動は、負荷が急速に変化する運動の間のRR間隔の変化にQT間隔が順応する過程に現れた。   The same inventors have proposed that autonomic nervous system test procedures can be designed based on QT hysteresis (J. Sarma et al., PACE 10, 485-491 (1988)). Hysteresis between exercise and recovery was observed and was thought to be the result of sympathetic adrenal activity during the period after the initial exercise. Such activity appeared in the process of the QT interval adapting to changes in the RR interval during exercise with rapidly changing loads.

RR間隔の力学の素早い変化に対して急速にQT間隔が順応する時間的経過における交感神経副腎の活動の影響およびこのヒステリシスのはっきりした依存性により、心筋の電気的パラメータおよび心臓の電気伝導の実際の虚血様の変化に対するこの方法の感受性は根本的に影が薄くされる。このため、この種のヒステリシス現象は、心筋自体の健康状態の評価すなわち心臓虚血の評価に対しては有用ではない。   The effect of sympathetic adrenal activity in the time course of rapid adaptation of the QT interval to rapid changes in RR interval dynamics and the apparent dependence of this hysteresis, suggests that myocardial electrical parameters and heart electrical conduction The sensitivity of this method to ischemic-like changes is fundamentally faded. For this reason, this type of hysteresis phenomenon is not useful for evaluating the health condition of the myocardium itself, that is, for evaluating cardiac ischemia.

同様の交感神経副腎の不均衡形のヒステリシス現象は、A. Krahnらによって観察されている(Circulation 96、1551-1556 (1997)(図2を参照のこと))。著者らは、この種のQT間隔のヒステリシスは、長いQT症候群用の標識になり得ると述べている。しかしながら、長いQT症候群のヒステリシスは、運動またはストレスに誘導された失神または突然死に関連する心臓内のイオンチャネルの遺伝的な欠陥を反映したものである。このため、前述した例と同様に、2つの異なる理由によるが、それも心臓虚血または心筋の虚血性の健康状態の尺度にはならない。   A similar sympathetic adrenal hysteretic phenomenon has been observed by A. Krahn et al. (Circulation 96, 1551-1556 (1997) (see FIG. 2)). The authors state that this type of QT interval hysteresis can be a marker for long QT syndrome. However, long QT syndrome hysteresis reflects a genetic defect in the ion channel in the heart associated with exercise or stress-induced syncope or sudden death. Thus, as in the previous example, for two different reasons, it is also not a measure of cardiac ischemia or myocardial ischemic health.

心臓虚血に関連する冠状動脈疾患を評価する従来の非侵襲性の方法は、生理的な運動(ストレス試験)の間の体表面心電図における形態学的な変化を観察することによる。T波の反転のようなECG形態の変化は、虚血の定性的な徴候に対して周知である。平均ベースラインに関連して測定されるST部分の上昇または下降に加えて、形状および勾配が運動負荷に呼応して変化している間に、ECGのST部分の動態が連続的にモニタされる。これらの変化のいくつかとモニタしたST部分のデーターの平均値とを比較することにより、冠状血液の循環が不十分なことおよび虚血の発生の徴候が提供される。広く臨床的に受け入れられ、自動的にST部分のデーター処理を行うコンピューター化されたホルターモニタ式装置を利用できるにもかかわらず、この方法の診断値は、その感度が低いことおよび分解能が低いことのために限定される。この方式は主に比較的大きな冠状動脈の閉塞に関連した虚血性事象に対して特に信頼できるため、それが広く使用されることにより結果として偽陽性が生ずることが多い。このことは今度は、不必要でより高価な侵襲的な心臓カテーテル法につながる可能性がある。   A conventional non-invasive method for assessing coronary artery disease associated with cardiac ischemia is by observing morphological changes in the body surface electrocardiogram during physiological exercise (stress testing). Changes in ECG morphology, such as T-wave reversal, are well known for qualitative signs of ischemia. In addition to the rise or fall of the ST portion measured in relation to the average baseline, the dynamics of the ST portion of the ECG is continuously monitored while the shape and slope are changing in response to exercise load. . Comparison of some of these changes with the average value of the monitored ST segment data provides inadequate coronary blood circulation and an indication of the occurrence of ischemia. Despite the availability of computerized Holter-monitor devices that are widely clinically accepted and automatically process ST segment data, the diagnostic value of this method is low in sensitivity and resolution. Limited for. This approach is particularly reliable for ischemic events primarily associated with relatively large coronary artery occlusion, and its wide use often results in false positives. This in turn can lead to unnecessary and more expensive invasive cardiac catheterization.

従来のST部分降下方法の基本的な欠点である比較的感度が低いことおよび分解能が低いことは、本質的にそのような方法が体表面のECG信号の振幅を測定することに基づいているためである。この信号自体は、心臓の虚血性事象の間に通常変化する個々の心臓の細胞の電気的パラメータの変化を正確に反映していない。体表面のECG信号は、数十万の個々の興奮した心臓の細胞の放電から生じた活動電位によって決定される複合体である。興奮した細胞の電気活動が、運動からもたらされた局所的な虚血が進行する間にわずかに局所的に変化する場合、体表面上のECG信号内の電気的イメージは心臓の休息からの集合的な信号によって著しく薄められる。このため、ストレスまたは運動などの生理的な状態にかかわらず、従来の体表面のECGデーターの処理は、ECG信号における検出可能な虚血性の形態上の変化のしきい値が比較的高い(感度が低い)という特徴がある。そのような変化を正確で完全に識別することは、今なお未解決の信号処理の問題である。   The relatively low sensitivity and low resolution, which are the fundamental disadvantages of the conventional ST partial descent method, are essentially based on measuring the amplitude of the ECG signal on the body surface. It is. This signal itself does not accurately reflect changes in the electrical parameters of individual heart cells that normally change during cardiac ischemic events. The ECG signal on the body surface is a complex determined by action potentials resulting from the discharge of hundreds of thousands of individual excited heart cells. If the electrical activity of the excited cells changes slightly locally during the progression of local ischemia resulting from exercise, the electrical image in the ECG signal on the body surface is from the rest of the heart. It is significantly diminished by the collective signal. Thus, regardless of physiological conditions such as stress or exercise, conventional body surface ECG data processing has a relatively high threshold of detectable ischemic morphological changes in the ECG signal (sensitivity). Is low). Accurate and complete identification of such changes is still an open signal processing problem.

従って、非侵襲的で過度に不快またはストレスを与えない、また様々な健康状態の患者に対して比較的簡単な機器を用いて実行することができ、低レベルの虚血を感知できるような、患者の心臓虚血を検出および測定するための技術を提供することに対する必要がある。   Thus, it is non-invasive, not overly uncomfortable or stressful, and can be performed with relatively simple equipment for patients of various health conditions, and can detect low levels of ischemia, There is a need to provide a technique for detecting and measuring cardiac ischemia in a patient.

本発明は全ての個々の患者に対して(冠動脈疾患を患っている患者だけにとどまらず)、患者の心拍数が十分に高いレベル(このレベルは個々の患者により異なる)に到達した場合は、運動(または他の心拍数が増加する負荷)をゆっくりとまたは急速に減少または中止しても、被験者にはっきりしたまたは著しい交感神経副腎の応答を誘発しないという所見に基づいている。その結果、運動は準定常であると考えることができ、データーはそのような患者から収集することができ、また患者の心臓虚血および/または心臓血管の健康状態は本願で説明する技術に基づいて評価することができる。   The present invention applies to all individual patients (not just those suffering from coronary artery disease) when the patient's heart rate reaches a sufficiently high level (this level varies from individual patient) It is based on the finding that slowing or stopping exercise (or other heart rate increasing load) slowly or rapidly does not elicit a clear or significant sympathetic adrenal response in the subject. As a result, exercise can be considered quasi-stationary, data can be collected from such patients, and the patient's cardiac ischemia and / or cardiovascular health is based on the techniques described herein. Can be evaluated.

本発明の実施形態は、従来のST部分の分析における欠陥を克服する。RR間隔および/またはQTまたはRR間隔のデータセットを用いて、ある条件のもとで患者の心臓血管の健康状態を評価できる。本発明の実施形態は、冠動脈疾患(「CAD」)の患者、中レベルの虚血の患者、および虚血が検出できない患者などの虚血の程度が様々な患者における心臓血管の健康状態を評価するために有用である。RR間隔および/またはQTまたはRR間隔のデータセットは、仕事量(workload)および心拍数が変化する段階の間に収集することができる。比較的高い仕事量および/または心拍数の周期の後の回復期間に収集されたデーターは、心臓血管の健康状態の指標として分析することができる。   Embodiments of the present invention overcome deficiencies in conventional ST portion analysis. The RR interval and / or QT or RR interval data sets can be used to assess a patient's cardiovascular health under certain conditions. Embodiments of the present invention assess cardiovascular health in patients with varying degrees of ischemia, such as patients with coronary artery disease (“CAD”), patients with moderate ischemia, and patients with undetectable ischemia. Useful to do. A data set of RR intervals and / or QT or RR intervals can be collected during phases of changing workload and heart rate. Data collected during a recovery period after a relatively high workload and / or heart rate cycle can be analyzed as an indicator of cardiovascular health.

より具体的に言うと、重い仕事量の間の被験者のピークの心拍数は十分に高いため、準定常的に増加する心拍数の期間およびその後の回復期間が観察される。回復期間には、仕事量を徐々に減らすことによってまたは運動の仕事量を急激に停止することによって、被験者の心拍数が減少することが含まれる。仕事量の減少は、仕事量を減少させる「クールダウン」段階の後で行われる。比較的高い仕事量および心拍数の段階の間およびその後の仕事量が減少されるまたは取り除かれる回復段階の間に収集されたRR間隔および/またはQTまたはRR間隔のデータセットは分析されて、患者の心臓血管の健康状態を示すことができる。   More specifically, the peak heart rate of a subject during heavy work is sufficiently high so that a quasi-steady increasing period of heart rate and a subsequent recovery period are observed. The recovery period includes a decrease in the subject's heart rate by gradually reducing the work or by abruptly stopping the work of exercise. The work reduction occurs after a “cool down” phase of reducing the work. The RR interval and / or QT or RR interval data sets collected during the relatively high work and heart rate phases and during the recovery phase where subsequent work is reduced or eliminated are analyzed and the patient Can show cardiovascular health status.

本発明は本願の中で、主にQTおよびRR間隔のデータセットを用いることに関連して説明されるが、本発明はRR間隔のデーターセットだけを用いる簡易化した形式で実行できることは認識されよう。下記の特許請求の範囲において使用する場合、「RR間隔データセット」という用語は、QT−RR間隔およびRR間隔データセット並びにRR間隔データセット単独の両方の実施形態を含むつもりであることは理解されよう。ただし、データーセットがQT間隔データセットを含まないという但し書きに特に従う場合は除く。   Although the present invention will be described herein primarily with reference to using QT and RR interval data sets, it will be appreciated that the present invention can be implemented in a simplified form using only RR interval data sets. Like. As used in the claims below, it is understood that the term “RR interval data set” is intended to include embodiments of both the QT-RR interval and RR interval data sets as well as the RR interval data set alone. Like. However, the case where the data set does not include the QT interval data set is specifically followed is excluded.

本発明の第1の態様は、被験者の心臓血管の健康状態の尺度を提供するために、その被験者の心臓虚血を評価する方法である。この方法は以下のステップを含む、すなわち、
(a)所定のしきい値、例えば少なくとも130拍/分まで心拍数が徐々に増加する段階の間に、前記被験者から第1のRR間隔データセットを収集するステップと、
(b)心拍数が徐々に減少する段階の間に、前記被験者から第2のRR間隔データセットを収集するステップと、
(c)前記第1のRR間隔データーセットと前記第2のRR間隔データセットとを比較して、前記データーセット間の相違を確定するステップと、
(d)前記ステップ(c)の比較から、前記第1および第2のデータセット間の相違が大きい場合は、前記被験者の心臓虚血が大きく、心臓または心臓血管の健康状態が低下していることを示す、前記被験者が刺激される間の心臓虚血の尺度を生成するステップと
を含む。
A first aspect of the present invention is a method for assessing cardiac ischemia in a subject to provide a measure of the cardiovascular health of the subject. The method includes the following steps:
(A) collecting a first RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually increases to a predetermined threshold, eg, at least 130 beats / minute;
(B) collecting a second RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually decreases;
(C) comparing the first RR interval data set and the second RR interval data set to determine a difference between the data sets;
(D) From the comparison in step (c), if the difference between the first and second data sets is large, the subject's cardiac ischemia is large and the health status of the heart or cardiovascular is reduced Generating a measure of cardiac ischemia while the subject is stimulated.

心拍数が徐々に増加および徐々に減少する期間の間は、ヒステリシスループの形成に対する交感神経、副交感神経、およびホルモンの制御の効果が十分に小さく、最小化または制御されて、虚血性の変化を容易に検出することができる。このメンテナンスは、心拍数が増加および減少する期間が準定常な期間であるように心拍数が十分に高くなることによって実現される。   During periods of gradual increase and decrease in heart rate, the effects of sympathetic, parasympathetic, and hormonal control on the formation of hysteresis loops are sufficiently small to minimize or control to reduce ischemic changes. It can be easily detected. This maintenance is realized by the heart rate becoming sufficiently high so that the period during which the heart rate increases and decreases is a quasi-stationary period.

本発明の別の態様は、被験者の心臓または心臓血管の健康状態の尺度を提供するために、その被験者の心臓虚血を評価するコンピュータープログラム製品である。このコンピュータープログラム製品はコンピューターが使用可能な記録媒体を備え、このコンピューターが使用可能な記録媒体は媒体の中に組み込まれたコンピューターが読取り可能なプログラムコード手段を有する。このコンピューターが読取り可能なプログラムコードは、
(a)所定のしきい値、例えば少なくとも130拍/分まで心拍数が徐々に増加する段階の間に、前記被験者から第1のRR間隔データセットを収集するためのコンピューターが読取り可能なプログラムコードと、
(b)心拍数が徐々に減少する段階の間に、前記被験者から第2のRR間隔データセットを収集するためのコンピューターが読取り可能なプログラムコードと、
(c)前記第1のRR間隔データーセットと前記第2のRR間隔データセットとを比較して、前記データーセット間の相違を確定するためのコンピューターが読取り可能なプログラムコードと、
(d)前記コンピューターが読取り可能なプログラムコード(c)における前記比較から、前記第1および第2のデータセット間の相違が大きい場合は前記被験者の心臓虚血が大きく心臓または心臓血管の健康状態が低下していることを示す、前記被験者が刺激される間の心臓虚血の尺度を生成するためのコンピューターが読取り可能なプログラムコードと
を含む。
Another aspect of the invention is a computer program product for assessing cardiac ischemia in a subject to provide a measure of the subject's heart or cardiovascular health. The computer program product includes a computer-usable recording medium, and the computer-usable recording medium has computer readable program code means incorporated in the medium. The computer-readable program code is
(A) a computer readable program code for collecting a first RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually increases to a predetermined threshold, eg, at least 130 beats / minute When,
(B) a computer readable program code for collecting a second RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually decreases;
(C) a computer readable program code for comparing the first RR interval data set and the second RR interval data set to determine a difference between the data sets;
(D) From the comparison in the computer readable program code (c), if the difference between the first and second data sets is large, the subject's cardiac ischemia is large and the heart or cardiovascular health And computer readable program code for generating a measure of cardiac ischemia during stimulation of the subject indicating that the subject is being reduced.

本発明は、以下に記載する図面および明細書の中でより詳細に説明される。   The invention is explained in more detail in the drawings and the specification described below.

本発明を以下のようにより詳細に説明する。この説明は、本発明の特定の要素を実現することができる全ての種々の方法の詳細な総覧となることを意図してはいない。また多数の変形例が、当面の開示に基づいて当業者には明らかになるであろう。   The invention is described in more detail as follows. This description is not intended to be a detailed overview of all the various ways in which particular elements of the invention can be implemented. Numerous variations will become apparent to those skilled in the art based on the current disclosure.

当業者は理解するであろうが、本発明のいくつかの態様は、方法、データー処理システム、またはコンピュータープログラム製品として具体化することができる。従って、本発明のいくつかの態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、またはソフトウェアおよびハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形式を取る。
さらに、本発明のいくつかの態様では、媒体の中に組み込まれたコンピューターが読取り可能なプログラムコード手段を有するコンピューターが使用可能な記録媒体上のコンピュータープログラム製品の形態が採用される。ハードディスク、CD−ROM、光記憶装置および磁気記憶装置を含む任意の適当なコンピューターが読取り可能な媒体を用いることができるが、これらに限定されることはない。
Those skilled in the art will appreciate that some aspects of the invention can be embodied as methods, data processing systems, or computer program products. Accordingly, some aspects of the invention take the form of an entirely hardware embodiment, an entirely software embodiment or an embodiment combining software and hardware aspects.
Further, some aspects of the invention employ a form of a computer program product on a computer usable recording medium having computer readable program code means embedded in the medium. Any suitable computer readable medium may be used including, but not limited to, hard disks, CD-ROMs, optical storage devices, and magnetic storage devices.

本発明のいくつかの態様を、方法、装置(システム)、およびコンピュータープログラム製品のフローチャートによる説明を参照して以下のように説明する。フローチャートの説明の各ブロックおよびフローチャートの説明におけるブロックの組み合わせは、コンピュータープログラムの命令によって実行することができることは理解されよう。これらのコンピュータープログラムの命令は、汎用コンピューター、特殊目的のコンピューター、または他のプログラム可能なデーター処理装置のプロセッサに送られて、これらの命令がコンピューターまたは他のプログラム可能なデーター処理装置のプロセッサによって実行され、フローチャートのブロックの中で指定された機能を実行する手段を作り出すような装置を作る。   Several aspects of the invention are described below with reference to flowchart illustrations of methods, apparatus (systems), and computer program products. It will be understood that each block of the flowchart illustrations and combinations of blocks in the flowchart illustrations can be performed by computer program instructions. These computer program instructions are sent to a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing device processor for execution by a computer or other programmable data processing device processor. And make a device that creates a means to perform the function specified in the block of the flowchart.

コンピューターまたは他のプログラム可能なデーター処理装置を特定の方法で機能させることができるコンピュータープログラムの命令を、コンピューター可読のメモリの中に記憶して、このコンピューター可読のメモリ内に記憶された命令がフローチャートのブロックの中で指定された機能を実行する命令手段を含む製品を作ることもできる。   Computer program instructions capable of causing a computer or other programmable data processing device to function in a particular manner are stored in a computer readable memory, and the instructions stored in the computer readable memory are flowcharted. It is also possible to make a product including instruction means for executing the function specified in the block.

コンピュータープログラムの命令をコンピューターまたは他のプログラム可能なデーター処理装置にロードし、一連の動作ステップをコンピューターまたは他のプログラム可能な装置上で実行させて、コンピューターまたは他のプログラム可能な装置上で実行される命令がフローチャートのブロックの中で指定された機能を実現するステップを提供するような、コンピューターが実行するプロセスを作ることもできる。   A computer program instruction is loaded onto a computer or other programmable data processing device and a series of operational steps are performed on the computer or other programmable device to execute on the computer or other programmable device. It is also possible to create a computer-implemented process in which instructions that provide the steps to implement the functions specified in the flowchart blocks.

[1.定義]
「心臓虚血」とは、心筋の領域への血液の供給が不足しているまたは不十分なことを指す。心臓虚血は通常、1つまたは複数の冠状動脈の動脈硬化による閉塞が存在する場合に発生する。動脈硬化は脂質沈着過程の産物であり、結果として冠状動脈の内壁上に成長する繊維性脂肪の蓄積すなわちプラークを生じる。そのような閉塞は動脈を通る血流を減少させ、この減少により、生理的な必要性が増加する間、例えば、運動負荷を増加させる間に、周りの組織への酸素の供給を損なうことになる。心臓虚血の後期の段階(例えば、冠状動脈にかなりの閉塞がある段階)では、心筋の休息時でさえ血液の供給は不十分になる。しかしながら、その初期の段階では、心筋への酸素の供給が通常の生理的レベルに戻るときに心筋が正常機能に回復する場合と同様の方法で、そのような虚血は元の状態に戻ることができる。このため、本発明が検出することができる虚血には、一時的な、慢性の、および急性の虚血が含まれる。
[1. Definition]
“Cardiac ischemia” refers to a lack or insufficient supply of blood to the myocardial region. Cardiac ischemia usually occurs when there is an arteriosclerotic occlusion of one or more coronary arteries. Atherosclerosis is a product of the lipid deposition process, resulting in the accumulation of fibrous fat or plaque that grows on the inner wall of the coronary artery. Such occlusion reduces blood flow through the arteries, and this reduction can impair the supply of oxygen to surrounding tissues while increasing physiological need, for example, increasing exercise load. Become. In later stages of cardiac ischemia (eg, where there is significant blockage of the coronary arteries), blood supply is inadequate even during myocardial rest. However, at that early stage, such ischemia is restored to its original state in the same manner as when the heart muscle returns to normal function when the oxygen supply to the heart muscle returns to normal physiological levels. Can do. Thus, ischemia that can be detected by the present invention includes temporary, chronic, and acute ischemia.

本願で用いられる「運動」は、心拍数を持続した定常の休息状態において見られるも高くする、被験者の自主的な骨格筋の活動のことを指す。運動の例には、サイクリング、ボート漕ぎ、ウェイトリフティング、散歩、ランニング、階段の昇降などが含まれるが、これらに限定されない。これらの運動はトレッドミルなどの静止した装置上でまたは静止しない環境の中で実行することができる。   “Exercise” as used herein refers to the subject's voluntary skeletal muscle activity, which increases the heart rate seen or elevated in steady resting state. Examples of exercise include, but are not limited to, cycling, rowing, weightlifting, walking, running, and stair climbing. These movements can be performed on a stationary device such as a treadmill or in a non-stationary environment.

「運動負荷」または「負荷レベル」は、被験者の心拍数がより高くなる所定の運動に対してより大きな負荷または負荷レベルを用いる、特定の運動の相対的な激しさのことを言う。例えば、ウェイトリフティングではウェイトの量を増加することにより負荷を増加することができ、ウォーキングまたはランニングでは、速度を増すことによりおよび/またはウォーキングまたはランニング面の勾配すなわち傾斜を高めることによって、負荷を増大することができる。   “Exercise load” or “load level” refers to the relative intensity of a particular exercise that uses a greater load or load level for a given exercise where the subject's heart rate is higher. For example, weight lifting can increase the load by increasing the amount of weight, while walking or running increases the load by increasing speed and / or increasing the slope or slope of the walking or running surface. can do.

運動負荷を「徐々に増加させること」および「徐々に減少させること」は、複数の様々な順次増加または順次減少する負荷のもとで、被験者に運動をさせる運動のことを指す。シーケンスのステップ数は無限にすることができるため、負荷を徐々に増加および徐々に減少させるという用語には、それぞれ、連続的な負荷の増加および減少が含まれる。   “Gradually increasing” and “gradually decreasing” an exercise load refers to an exercise that causes a subject to exercise under a plurality of various sequentially increasing or decreasing loads. Since the number of steps in the sequence can be infinite, the terms gradually increasing and decreasing the load include continuous load increases and decreases, respectively.

「ヒステリシス」は、外部の状態が変化する場合の生理的影響の遅滞のことを指す。   “Hysteresis” refers to the delay of physiological effects when external conditions change.

「ヒステリシス曲線」は、一方の曲線が、心拍数が徐々に増加するような状態の第1の配列に対する系の応答を反映し、他方の曲線が、心拍数が徐々に減少するような状態の第2の配列に対する系の応答を反映するような一対の曲線を指す。ここで、状態の両方のセットは本質的に同じである、すなわち、同じ(またはほぼ同じ)ステップから構成するが、時間の経過と共に通過する順序が異なる。「ヒステリシスループ」は、対の2つの連続的な曲線によって形成されたループのことを言う。   A “hysteresis curve” is one in which one curve reflects the response of the system to the first sequence in such a state that the heart rate gradually increases, and the other curve has a state in which the heart rate gradually decreases. A pair of curves that reflects the response of the system to the second sequence. Here, both sets of states are essentially the same, i.e., consist of the same (or nearly the same) steps, but the order of passage through time is different. A “hysteresis loop” refers to a loop formed by a pair of two continuous curves.

「心電図」すなわち「ECG」は、心筋の外部の1つ以上の位置から得られた局所的な電位場(potential field)の連続的または逐次的な記録(またはそのような記録のセット)のことを指す。この場は、多数の心臓の細胞の結合された電気活動によって生成される(活動電位の生成)。記録電極は皮下に埋め込むか、または被験者の通常は胸部の皮膚の表面に一時的に取り付ける。ECG記録には、一般に、ゼロすなわちグラウンド電位の部位を含む任意の2つの記録部位間の電位差を示す、単一リードのECG信号が含まれる。   An “electrocardiogram” or “ECG” is a continuous or sequential recording (or set of such recordings) of a local potential field obtained from one or more locations outside the myocardium Point to. This field is generated by the combined electrical activity of many cardiac cells (generation of action potentials). The recording electrode is implanted subcutaneously or temporarily attached to the skin surface of the subject's normal breast. An ECG recording generally includes a single lead ECG signal that indicates the potential difference between any two recording sites, including a zero or ground potential site.

「準定常的でない介在する休息」は、心臓刺激を高めた後の段階に関して用いられる場合は、はっきりした交感神経副腎の応答を引き起こすように、心臓刺激を極めて急激に減少すること(例えば、運動負荷の急速な減少)によって開始された時間の段階のことを言う。このため、準定常的でない介在する休息の段階は、急速な交感神経副腎の調整(後述の実施例8の中でさらに詳細に説明する)によって特徴付けられ、介在する休息段階を含めることにより、準定常的な運動(または刺激)のプロトコルを用いないで済む(以下の実施例9でさらに説明する)。これに反して、「準定常的な介在する休息」は、はっきりした交感神経副腎の応答を引き起こさないような心臓刺激の減少によって開始された時間の段階のことを言う。準定常的な介在する休息が発生する状態の例には、その後の介在する休息が準定常的であるような十分に高い所定のしきい値まで心拍数が増加する段階が含まれる。   “Non-stationary intervening rest”, when used in relation to a later stage of increasing cardiac stimulation, reduces cardiac stimulation very rapidly (eg, exercise) to cause a distinct sympathetic adrenal response. It refers to the phase of time initiated by a rapid decrease in load. For this reason, an intervening resting phase that is not quasi-stationary is characterized by rapid sympathetic adrenal adjustment (described in more detail in Example 8 below) and by including an intervening resting phase, A quasi-stationary movement (or stimulation) protocol is not required (further described in Example 9 below). In contrast, “quasi-stationary intervening rest” refers to a phase of time initiated by a decrease in cardiac stimulation that does not cause a clear sympathetic adrenal response. Examples of conditions in which quasi-stationary intervening rests occur include increasing the heart rate to a sufficiently high predetermined threshold such that subsequent intervening rests are quasi-stationary.

「所定の限界心拍数(threshold heart rate)」とは、例えば運動負荷の減少または運動負荷を取り除くことによる後に来る心拍数の減少が準定常的であるような、十分に高い心拍数の範囲のことを指す。この所定の限界心拍数は、拍/分が少なくとも130,140,150,160またはそれ以上とすることができる。さらに、この所定の限界心拍数は下記の公式によって定義することができる。
PT=(220±V bpm)−age
ここで、PTは所定の限界心拍数、Vは10,15,20,25または30、bpmは分当たりの拍動、およびageは前記被験者の年令である。この限界心拍数は、冠動脈疾患の患者については約5,10または20Wと約30,40または60Wとの間の仕事量に対応し、冠動脈疾患でない患者については約80,90または100Wと約130,150または170Wとの間の仕事量に対応する。この限界心拍数は、限界心拍数が最大の安全なストレスの程度に近いストレスの程度に一致するように、患者が運動の間に受けるストレスの量を観察することによって判断することもできる。
“Present threshold heart rate” means a sufficiently high heart rate range where, for example, a decrease in exercise load or a subsequent decrease in heart rate due to removal of exercise load is quasi-stationary. Refers to that. This predetermined limit heart rate can be at least 130, 140, 150, 160 or more beats per minute. Furthermore, this predetermined limit heart rate can be defined by the following formula:
PT = (220 ± V bpm) -age
Here, PT is a predetermined limit heart rate, V is 10, 15, 20, 25 or 30, bpm is beats per minute, and age is the age of the subject. This critical heart rate corresponds to a work load between about 5, 10 or 20 W and about 30, 40 or 60 W for patients with coronary artery disease and about 80, 90 or 100 W and about 130 for patients without coronary artery disease. , 150 or 170W. This critical heart rate can also be determined by observing the amount of stress that the patient experiences during exercise so that the critical heart rate matches the degree of stress close to the maximum safe stress level.

「準定常状態」とは、外部状態の緩やかな変化、および/またはそれが引き起こす生理的応答が交感神経/副交感神経の制御およびホルモンの制御によるどのような対応する調整よりも遅く発生するような任意の状態を指す。外部状態の変動の代表的な時間をτextで示し、τintが内部の交感神経/副交感神経の制御およびホルモンの制御の最も早い代表的な時間であるとすると、「準定常状態」はτext>>τintを示す(例えば、τextはτintよりも少なくとも約2,3,4または5倍大きい)。運動負荷の急激な変化は、準定常状態または準定常でない状態のどちらでも行うことができる。「準定常でない急激な変化」は、交感神経/副交感神経の制御およびホルモンの制御と比較する場合、外部状態における極めて早い変化に対応する準定常状態とは反対の状態のことを指す。すなわち、それはτext<<τintであることを必要とする(例えば、τextはτintよりも少なくとも約2,3,4または5倍小さい)。「準定常な急激な変化」は、例えば変化が十分大きな運動負荷に先行されることにより遅い準定常的な回復期間が観察されるため、それでもなお準定常的である運動における比較的早い変化のことを指す。 “Quasi-steady state” means that a gradual change in the external state and / or the physiological response it causes occurs slower than any corresponding adjustment by sympathetic / parasympathetic and hormonal control. Refers to any state. Given a typical time of external state variation as τ ext , where τ int is the earliest typical time of internal sympathetic / parasympathetic and hormonal control, the “quasi-steady state” is τ Indicates ext >> τ int (eg, τ ext is at least about 2, 3, 4 or 5 times greater than τ int ). The sudden change in exercise load can be performed in either a quasi-steady state or a non-quasi-steady state. “Rapid change that is not quasi-stationary” refers to a state opposite to a quasi-stationary state corresponding to a very fast change in the external state when compared to sympathetic / parasympathetic and hormonal control. That is, it requires that τ ext << τ int (eg, τ ex t is at least about 2, 3, 4 or 5 times smaller than τ in t). A “quasi-stationary rapid change” refers to a relatively fast change in a motion that is still quasi-stationary, for example, because a slow quasi-stationary recovery period is observed, for example when the change is preceded by a sufficiently large exercise load. Refers to that.

「QTおよびRRのデータセット」は、心筋を通って広がる活動電位を含む電気信号の時間的経過の記録を指す。任意の単一リードのECG記録には、通常QRSの複合波と呼ばれ、心室を通る活動電位の前部が伝搬することにより生成される3つの連続した鋭い振れのグループが含まれる。対照的に、心室組織の電気的回復が、T波として周知の比較的小さい振れとしてECG上に見られる。心臓周期間の時間間隔(すなわち、連続したR波の最大値の間)はRR間隔と呼ばれ、一方活動電位の持続時間(すなわち、QRS複合波の開始とその後のT波の終端との間の時間)はQT間隔と呼ばれる。これらの間隔の別の定義も、本発明の枠組みの中で同様の意味合いで用いることができる。例えば、RR間隔は、2つの連続するR波上の同様の変曲点のような、任意の2つの同様の点間の時間、または心臓の周期長を測定する任意の他の方法として定義することができる。QT間隔は、Q波のピークとT波のピークとの間の時間間隔として定義することができる。QT間隔は、Q波の始点(または中心)と時間軸(ベースライン)上の点として定義されるその後のT波の終点との間の時間間隔、または活動電位の持続時間を測定する任意の他の方法として定義することもできる。T波の終点で、QT間隔はT波の下降ブランチの線形の外挿と交差し、その変曲点で開始する。拍動間のベースでまたは任意の所定の拍動サンプリング速度のベースで蓄積された始点または終点の時刻で同時に順序付けられたそのような間隔の持続時間のセットは、対応するQTおよびRR間隔のデータセットを形成する。このため、QTおよびRR間隔のデーターセットは、2つのQT間隔に関連した配列{TQT,1,TQT,2,...,TQT,n}および{t1,t2,...,tn}を含み、2つのRR間隔に関連した配列{TRR,1,TRR,2,...,TRR,n}および{t1,t2,...,tn}も含む(配列{t1,t2,...,tn}は、QTデーターセット内の同様の配列と正確に一致する場合または一致しない場合がある)。 The “QT and RR data set” refers to a recording of the time course of an electrical signal that includes an action potential that extends through the myocardium. Any single lead ECG recording, usually referred to as a QRS complex, includes a group of three consecutive sharp shakes generated by the propagation of an anterior portion of the action potential through the ventricle. In contrast, electrical recovery of ventricular tissue is seen on the ECG as a relatively small shake known as a T wave. The time interval between cardiac cycles (ie, between the maximum of consecutive R waves) is called the RR interval, while the duration of the action potential (ie, between the start of the QRS complex and the end of the subsequent T wave). Is called the QT interval. Other definitions of these intervals can also be used in a similar sense within the framework of the present invention. For example, the RR interval is defined as the time between any two similar points, such as similar inflection points on two consecutive R waves, or any other method of measuring the cardiac cycle length. be able to. The QT interval can be defined as the time interval between the peak of the Q wave and the peak of the T wave. The QT interval is any time interval between the start point (or center) of the Q wave and the end point of the subsequent T wave defined as a point on the time axis (baseline), or the duration of the action potential. It can also be defined as other methods. At the end of the T wave, the QT interval intersects the linear extrapolation of the falling branch of the T wave and begins at that inflection point. A set of durations of such intervals, ordered simultaneously at the start or end time accumulated on a basis between beats or on the basis of any given beat sampling rate, is the corresponding QT and RR interval data. Form a set. For this reason, the QT and RR interval data sets are stored in an array {T QT, 1, T QT, 2,. . . , T QT, n } and {t 1 , t 2 ,. . . , T n } and an array {T RR, 1 , T RR, 2,. . . , T RR, n } and {t 1 , t 2 ,. . . , T n } (the array {t 1 , t 2 ,..., T n } may or may not exactly match a similar array in the QT data set).

次の定義では、C[a,b]は、区間[a,b]上の連続関数f(t)のセットを示す。{ti},i=1,2,...,Nは、[a,b]からの点のセットを示す、すなわち、{ti}={ti:a≦ti≦b,i=1,2,...,N}および{f(ti)}である。ここで、f∈C[a,b]は、点{ti}における関数fの値のセットを示す。行列動作では、量τ={ti},y={f(ti)}は、列ベクトルとして扱われる。ENは、距離RN(x,y),x,y∈ENのN次元の距離空間を示す。(RN(x,y)は点xおよびy間の距離と言われる。)(全)変化量

Figure 2005514098
は、C[a,b]から任意の絶対連続関数Fに対して積分として定義される(スティルチェス積分)。
Figure 2005514098
区間[a,b]上で単調な関数Fに関して、その変化量は単に|F(a)−F(b)|となる。関数F(t)が交互的な最大値および最小値を有する場合、Fの全変化量は、単調性の間隔上のその変化量の合計である。例えば、最小値および最大値の点がx1=a,x2,x3,...,xk=bの場合は、以下の式のようになる。
Figure 2005514098
In the following definition, C [a, b] indicates a set of continuous functions f (t) on the interval [a, b]. {T i }, i = 1, 2,. . . , N denote the set of points from [a, b], ie {t i } = {t i : a ≦ t i ≦ b, i = 1, 2,. . . , N} and {f (t i )}. Here, fεC [a, b] indicates a set of values of the function f at the point {t i }. In matrix operation, the quantity τ = {t i }, y = {f (t i )} is treated as a column vector. E N represents an N-dimensional metric space having a distance R N (x, y), x, yεE N. (R N (x, y) is said to be the distance between points x and y.) (Total) Change
Figure 2005514098
Is defined as an integral for any absolute continuous function F from C [a, b] (Still chess integral).
Figure 2005514098
Regarding the monotonous function F on the interval [a, b], the amount of change is simply | F (a) −F (b) |. If the function F (t) has alternating maximum and minimum values, the total change in F is the sum of its changes over the monotonic interval. For example, if the minimum and maximum points are x 1 = a, x 2 , x 3 ,. . . , X k = b, the following equation is obtained.
Figure 2005514098

「フィッティング(最良のフィッティング)」:

Figure 2005514098
をC[a,b]のサブセットとする。
Figure 2005514098
の場合、連続した関数
Figure 2005514098
は、データーセット{xi,ti}(i=1,2,...,N)に対する距離RNに関してクラス
Figure 2005514098
の「(最良の)フィット(または最良のフィッティング)関数」と呼ばれる。この時、RNの最小値はフィットのエラーと呼ばれる。
Figure 2005514098
からの関数f(t)は、試行関数と呼ばれる。 “Fitting” (best fitting):
Figure 2005514098
Be a subset of C [a, b].
Figure 2005514098
A continuous function
Figure 2005514098
Is the class with respect to the distance R N for the data set {x i , t i } (i = 1, 2,..., N).
Figure 2005514098
Called the “(best) fit (or best fitting) function”. In this case, the minimum value of R N is called the error of the fit.
Figure 2005514098
The function f (t) from is called the trial function.

大抵の場合、ENはユークリッド距離を有するユークリッド空間を意味する。この時、エラーRNは良く知られている二乗平均平方根エラーになる。フィットが通常試行関数の特定のパラメータ化、および/または試行関数が所定の点を通過するおよび/または所定の点において所定の値の勾配を有するという要求事項としての制約を意味するため、フィットはサブセット

Figure 2005514098
上で実行される。 In most cases, E N means Euclidean space with Euclidean distance. At this time, the error RN becomes a well-known root mean square error. The fit usually implies a specific parameterization of the trial function and / or constraints as a requirement that the trial function pass through a given point and / or have a given value slope at a given point. Subset
Figure 2005514098
Executed above.

「スムーザー関数(smoother function)(平滑度の比較)」:
f(t)およびg(t)を、この区間上で絶対連続導関数を有するC[a,b]からの関数とする。関数f(t)は、

Figure 2005514098
および、
Figure 2005514098
が成立する場合、関数g(t)よりも平滑である。ここで、素数は時間導関数を表し、厳密な不等式は関係式(式D.4)および(式D.5)の少なくとも1つを維持する。 “Smoother function (smoothness comparison)”:
Let f (t) and g (t) be functions from C [a, b] that have absolute continuous derivatives over this interval. The function f (t) is
Figure 2005514098
and,
Figure 2005514098
Is true, the function is smoother than the function g (t). Here, the prime number represents a time derivative, and the strict inequality maintains at least one of the relational expressions (formula D.4) and (formula D.5).

「スムーザーセット」:
セット{xi,ti}(i=1,2,...,N)は、セット{x’j,t’j}(j=1,2,...,N’)よりも平滑である。これは、前者を後者と同じまたは後者より小さいエラーで同じクラスのスムーザー関数f(t)にフィットすることができる場合である。
"Smooser Set":
The set {x i , t i } (i = 1, 2,..., N) is smoother than the set {x ′ j , t ′ j } (j = 1, 2,..., N ′). It is. This is the case when the former can be fitted to the same class of smoother functions f (t) with the same or less error than the latter.

「データーセットのスムージング」:
データーセット(x,t)≡{xi,ti}(i=1,2,...,N0)の下記の形式
y=A・x,τ=B・t (式D.6)
の別のセット(y,τ)≡{yj,τj}(j=1,2,...,N1)への(線形)変換は、後者のセットが前者よりも平滑である場合は「スムージング」と呼ばれる。ここで、AおよびBはN1×N0の行列である。{yj,τj}を平滑化されたセットと呼ぶことができる。
"Data set smoothing":
Data set (x, t) = {x i , t i } (i = 1, 2,..., N 0 ) in the following form y = A · x, τ = B · t (formula D.6)
(Linear) transformation to another set (y, τ) ≡ {y j , τ j } (j = 1, 2,..., N 1 ) in the case where the latter set is smoother than the former Is called “smoothing”. Here, A and B are N 1 × N 0 matrices. {Y j , τ j } can be called a smoothed set.

「閉じた領域(closed domain)の尺度」:
Ωを、単純な(すなわち、自己交差がない)連続した曲線によって形成された境界を有する平面(τ,T)上の単独で接続された領域とする。平面(τ,T)上のそのような領域Ωの尺度Mは、下記のようなリーマン積分として定義される。

Figure 2005514098
ここで、ρ(τ,T)は、Ω上の非負の(重み)関数である。 “Measure of closed domain”:
Let Ω be a singly connected region on a plane (τ, T) having a boundary formed by a simple (ie, no self-intersection) continuous curve. The scale M of such a region Ω on the plane (τ, T) is defined as the Riemann integral as follows:
Figure 2005514098
Here, ρ (τ, T) is a non-negative (weight) function on Ω.

ρ(τ,T)≡1の場合、領域の尺度Mはその面積Aと一致し、ρ(τ,T)≡1/τ2の場合は、尺度Mは、変換された平面(f,T)上の領域Ω’の面積A’を意味することに注意されたい。ここで、f=1/τは、数量τがRR間隔の意味を有するため、心拍数と理解することができる。(領域Ω’は、マッピング(τ,T)→(1/τ,T)における領域Ωのイメージである。) If ρ (τ, T) ≡1, the scale M of the region is coincident with its area A, and if ρ (τ, T) ≡1 / τ 2 , the scale M is the transformed plane (f, T Note that it means the area A ′ of the upper region Ω ′). Here, f = 1 / τ can be understood as a heart rate since the quantity τ has the meaning of the RR interval. (Region Ω ′ is an image of region Ω in mapping (τ, T) → (1 / τ, T).)

[2.分散/回復曲線]
図1は、心筋の中で生成され、その全体積にわたって合計された周期的な活動電位(AP、上側のグラフ20)と、体表面上で発生し心電図(ECG、下側のグラフ21)として記録された電気信号との時間的な位相間の対応を示す。この図は、2つの規則的な心臓周期を示す。活動電位の上昇運動の間、QRS複合波が形成される。その複合波は、下側パネル上にマークされた3つの波形、Q,RおよびSから構成される。活動電位の回復段階は、APプロット上のその落ち込みおよびECGプロット上のT波によって特徴付けられる。活動電位の持続時間はQ波とT波との間の時間によって適切に示され、従来はQ波の始点からその後のT波の終点まで測定されたQT間隔として定義されることが分かる。連続したR波間の時間(RR間隔)は、心臓周期の持続時間を示し、一方その逆数の値は対応する瞬間的な心拍数を示す。
[2. Dispersion / recovery curve]
FIG. 1 shows a periodic action potential (AP, upper graph 20) generated in the myocardium and summed over its entire volume, and an electrocardiogram (ECG, lower graph 21) generated on the body surface. The correspondence between the temporal phases with the recorded electrical signal is shown. This figure shows two regular heart cycles. A QRS composite wave is formed during the action potential rising movement. The composite wave consists of three waveforms, Q, R and S, marked on the lower panel. The recovery phase of the action potential is characterized by its dip on the AP plot and the T wave on the ECG plot. It can be seen that the duration of the action potential is adequately indicated by the time between the Q wave and the T wave and is conventionally defined as the QT interval measured from the beginning of the Q wave to the end of the subsequent T wave. The time between successive R waves (RR interval) indicates the duration of the cardiac cycle, while its reciprocal value indicates the corresponding instantaneous heart rate.

図2は、心臓組織を通る周期的な活動電位の伝搬過程および対応する複合波の分散−回復曲線の形成の主な様相を示す。組織は連続する媒体として考えることができ、また伝搬過程は興奮および回復の連続的な局面の各媒体の点における繰返しとして考えることができる。前者の局面は、局所的な膜電位の急速な成長(脱分極)を特徴とし、後者は負の休息値へのその戻り(再分極)を特徴とする。興奮局面には、興奮しきい値の極めて早い(約0.1 ms)減少、およびその後の活動電位の上昇を引き起こす急速な内向きのナトリウム電流の発生(約1 ms)が含まれる。次に、中間のプラトー局面(約200 ms)の間に、ナトリウム電流が不活性化され、膜が一時的に興奮していない(すなわち、しきい値が高い)間に、カルシウムおよびカリウム電流が発生する。次の回復局面(約100 ms)の間に、カリウム電流が膜を再分極するため、膜は再び興奮する(興奮しきい値が低下される)。   FIG. 2 shows the main aspects of the periodic action potential propagation through the heart tissue and the formation of the corresponding composite wave dispersion-recovery curve. Tissue can be thought of as a continuous medium, and the propagation process can be thought of as a repetition at each media point of the continuous phase of excitement and recovery. The former aspect is characterized by rapid growth of local membrane potential (depolarization) and the latter is characterized by its return to negative rest values (repolarization). The excitement phase includes a very fast (about 0.1 ms) decrease in the excitatory threshold and subsequent rapid inward sodium current generation (about 1 ms) that causes the action potential to rise. Next, during the intermediate plateau phase (about 200 ms), the sodium current is inactivated and the calcium and potassium currents are reduced while the membrane is temporarily not excited (ie, the threshold is high). Occur. During the next recovery phase (approximately 100 ms), the membrane re-excites (excitement threshold is lowered) as the potassium current repolarizes the membrane.

工程に含まれる多数のイオン電流の複雑な説明は、その工程を局所的な膜電位uおよび局所的な興奮しきい値vによって直接処理する場合は避けることができる。そのような数学的な説明はCSCモデルと呼ばれ、Chernyak、Starobin、およびCohenによって開発され(Phys. Rev. Lett., 80, pp.5675-5678, 1998)、パネルA内に2つの反応−拡散(RD)方程式のセットとして示されている。第1の式の左手側は膜上の電荷の局所蓄積を説明し、右手側の第1の項は媒体の隣接する点間のオーム結合を説明し、また項i(u,v)は膜電位および変化する興奮しきい値の関数として膜貫通電流を示す(εは小さい一定の、遅い回復速度の早い興奮速度に対する比率である)。周期的な解(波列)は、いくつかの特定の関数i(u,v)およびg(u,v)に対して分析的に発見することができる。パネルBに示した波列は、g(u,v)=ζu+vr−vに対して計算された。ここで、ζおよびvrは、適切に選択された定数である(vrは初期の興奮しきい値を意味し、媒体の興奮性の主な決定要因である)。関数i(u,v)は、2つの線形の部分、1つはしきい値以下の領域u<vに対する部分、また1つはしきい値上方の領域u>vに対する部分、から構成するように選択された。すなわち、u≦vの場合はi(u,v)=λruであり、u>vの場合はi(u,v)=λex(u−uex)である。ここで、λrおよびλexは、それぞれ休息状態(u=0)および興奮状態(u=uex)における膜の弦のコンダクタンスである。休息状態u=0は、電位目盛(potential scale)の原点とする。発明者らは、λex=1およびuex=1の単位を使用した。(詳細については、ChernyakおよびStarobinのCritical Reviews in Biomed. Eng. 27, 359-414 (1999)を参照されたい。) A complicated description of the large number of ion currents involved in the process can be avoided if the process is handled directly by the local membrane potential u and the local excitation threshold v. Such a mathematical description is called the CSC model and was developed by Chernyak, Starobin, and Cohen (Phys. Rev. Lett., 80, pp.5675-5678, 1998), with two reactions in panel A − Shown as a set of diffusion (RD) equations. The left hand side of the first equation describes the local accumulation of charge on the membrane, the first term on the right hand side describes the ohmic coupling between adjacent points of the medium, and the term i (u, v) is the membrane. It shows transmembrane current as a function of potential and changing excitatory threshold (ε is a small constant, slow recovery rate to fast excitability rate). Periodic solutions (wave trains) can be found analytically for some specific functions i (u, v) and g (u, v). The wave train shown in panel B was calculated for g (u, v) = ζu + v r −v. Where ζ and v r are appropriately selected constants (v r means the initial excitability threshold and is the main determinant of media excitability). The function i (u, v) is composed of two linear parts, one for the area u <v below the threshold and one for the area u> v above the threshold. Selected. That is, i (u, v) = λ r u when u ≦ v, and i (u, v) = λ ex (u−u ex ) when u> v. Where λ r and λ ex are the membrane chord conductances in the resting state (u = 0) and the excited state (u = u ex ), respectively. The rest state u = 0 is the origin of the potential scale. The inventors used units of λ ex = 1 and u ex = 1. (For details, see Chernyak and Starobin's Critical Reviews in Biomed. Eng. 27, 359-414 (1999).)

伝導が良好な組織に対応する興奮性が高い媒体は、活動電位の持続時間(APD)が長いより急速でより活発な活動電位を引き起こす。この状態は、より長く続く興奮はより早く伝搬することをも意味する。同様に、周波数が高い波列は、媒体が先行する興奮から回復する時間が少なく、このため有効な興奮性が低いために伝搬は遅い。これらは、CSCモデルに特有の極めて一般的な特徴である。物理学的には、波動の速度cとその周波数fまたはその周期T=1/fとの間の関係は、分散関係と呼ばれる。CSCモデルでは、この分散関係は明示的な形式T=FT(c)の中で得ることができる。ここで、FTはcおよび媒体のパラメータの周知の関数である。CSCモデルにより、明示的な形式TAP=FAP(c)の中で伝搬速度とADP TAPとの間の関係を見つけることができる。これは、媒体の回復特性を示す。医学文献の中では、回復曲線はTAP対拡張期の間隔TDIであり、これは極めて似通った物理的な表現を別に作る。パネルC(図2)に示すように、一対の分散および回復関係式{T=FT(c),TAP=FAP(c)}を(T,TAP)平面上の1つの曲線のパラメータ表示として考えることができる。そのような曲線(関係式)は、複合の分散−回復曲線(関係式)と呼び、実験によるECG記録からQTまたはRR間隔のデータセットを測定しTQT対TRRをプロットすることによって直接得ることができる。実験から得た{TQT,TRR}のデーターセットが実際に複合の分散−回復関係を示す条件は、データーが準定常状態のもとで収集されることが必要である。この事実を理解することは、本発明に対する重要な発見である。 A highly excitable medium corresponding to a well-conducted tissue causes a faster and more active action potential with a longer action potential duration (APD). This state also means that longer-lasting excitement propagates faster. Similarly, high frequency wave trains are slow to propagate due to less time for the medium to recover from the preceding excitement and thus less effective excitability. These are very general features unique to the CSC model. Physically, the relationship between the wave velocity c and its frequency f or its period T = 1 / f is called a dispersion relationship. In the CSC model, this dispersion relation can be obtained in the explicit form T = F T (c). Where F T is a well-known function of c and media parameters. With the CSC model, the relationship between propagation speed and ADP T AP can be found in the explicit form T AP = F AP (c). This indicates the recovery characteristics of the medium. In the medical literature, the recovery curve is TAP vs. diastolic interval TDI , which makes another very similar physical representation. As shown in panel C (FIG. 2), a pair of dispersion and recovery relations {T = F T (c), T AP = F AP (c)} is expressed as one curve on the (T, T AP ) plane. It can be considered as a parameter display. Such a curve (relational expression) is called a composite dispersion-recovery curve (relational expression) and is obtained directly by measuring a QT or RR interval data set from an experimental ECG recording and plotting T QT vs. T RR. be able to. The condition that the {T QT , T RR } data set obtained from the experiment actually shows a composite dispersion-recovery relationship requires that the data be collected under quasi-steady state. Understanding this fact is an important discovery for the present invention.

[3.試験方法]
本発明の方法は、主に被験者を試験することを目的とする。事実上、男性、女性、若年者、若者、大人および老人の被験者を含むどのような被験者も、本発明の方法によって試験することができる。この方法は、十分な既往歴すなわち以前の記録を使用しない、被験者に対する初期の選別試験として実施することができ、また同じ被験者に繰り返し実施して(特に、長期にわたる個々の心臓の健康状態の比較的定量的な徴候が求められる場合)、試験期間の間にその被験者に介在する事象および/または介在する治療の効果または影響を評価することができる。
[3. Test method]
The method of the present invention is primarily aimed at testing subjects. Virtually any subject, including male, female, youth, youth, adult and elderly subjects, can be tested by the method of the present invention. This method can be performed as an initial screening test for subjects who do not use a sufficient medical history or previous records, and can be performed repeatedly on the same subjects (especially comparisons of individual heart health over time). If quantitative signs are required), the effects and / or effects of the intervening events and / or intervening treatments on the subject can be assessed during the study period.

前述したように、本発明の方法は、概して、
(a)心拍数が少なくとも130拍/分の所定のしきい値まで徐々に増加する段階の間に、前記被験者から第1のRR間隔データセットを収集するステップと、
(b)心拍数が徐々に減少する段階の間に、この被験者から第2のRR間隔データセットを収集するステップと、
(c)第1のRR間隔データセットと第2のRR間隔データセットとを比較して、前記データーセット間の相違を確定するステップと、
(d)前記ステップ(c)の比較から、前記第1および第2のデータセット間の相違が大きい場合は、前記被験者の心臓虚血が大きく、心臓または心臓血管の健康状態が低下していることを示す、前記被験者が刺激される間の心臓虚血の尺度を生成するステップと
を含む。
As mentioned above, the method of the present invention generally comprises:
(A) collecting a first RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually increases to a predetermined threshold of at least 130 beats / minute;
(B) collecting a second RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually decreases;
(C) comparing the first RR interval data set and the second RR interval data set to determine a difference between the data sets;
(D) From the comparison in step (c), if the difference between the first and second data sets is large, the subject's cardiac ischemia is large and the health status of the heart or cardiovascular is reduced Generating a measure of cardiac ischemia while the subject is stimulated.

心拍数が徐々に増加および徐々に減少する段階は、両方の期間の間に、心臓に対してほとんどまたは大体同じ刺激を、それが本発明の手段によって測定される外部制御の効果ではなく心臓虚血の効果であるように、末梢神経系およびホルモンの制御系によって維持するような方法で実施される。この方法は、運動負荷(または平均の心拍数)を徐々に増加および徐々に減少させる2つの連続する段階を実行する技術を含む多数の技術によって行うことができる。   The phase in which the heart rate gradually increases and decreases is that during both periods, almost or approximately the same stimulus is applied to the heart, not the effect of external control as measured by the means of the present invention, It is performed in such a way that it is maintained by the peripheral nervous system and the hormonal control system, as is the effect of blood. This method can be performed by a number of techniques, including techniques that perform two successive steps of gradually increasing and gradually decreasing exercise load (or average heart rate).

運動負荷を徐々に増加させる(または平均の心拍数が増加する)段階および運動負荷を徐々に減少させる(または平均の心拍数が減少する)段階の持続時間は、同じであっても異なっていても良い。一般に、各段階の持続時間は、少なくとも3,5,8または10分またはそれ以上である。同時に、2つの段階の持続時間は、約6,10,16または20分から約30,40または60分またはそれ以上とすることができる。2つの段階は、時間的に連続して、すなわち、1つの段階が他の段階のほぼ直後に、休息の段階を介在させずに実行することが好ましい。別の方法では、2つの段階を時間的に離して、「プラトー」段階(例えば、1から5分)を介在させて実行することができる。プラトー段階の間は、心臓の刺激すなわち運動負荷は、負荷を減少させる段階を開始する前までほぼ一定に保たれる。被験者が検出可能な冠動脈疾患を患っているような、後で説明する特定の実施形態では、運動負荷を徐々に減少させる段階は準定常的な急激な運動停止の後の段階の間に行うことが考えられる。   The duration of gradually increasing exercise load (or increasing average heart rate) and gradually decreasing exercise load (or decreasing average heart rate) is the same or different. Also good. In general, the duration of each stage is at least 3, 5, 8 or 10 minutes or more. At the same time, the duration of the two stages can be from about 6, 10, 16 or 20 minutes to about 30, 40 or 60 minutes or more. The two phases are preferably carried out in succession in time, i.e. one phase is almost immediately after the other, without the intervening resting phase. Alternatively, the two phases can be performed with a “plateau” phase (eg, 1 to 5 minutes) intervening in time. During the plateau phase, the cardiac stimulation or exercise load remains approximately constant until the beginning of the phase of reducing the load. In certain embodiments described later where the subject has a detectable coronary artery disease, the step of gradually reducing the exercise load is performed during a phase after a quasi-stationary sudden movement stop Can be considered.

運動プロトコルは、心拍数が増加または減少させる段階の間の負荷ステップのセットは、同じでもまたは異なっていても良い。例えば、各段階のピーク負荷は同じでも異なっていても良く、各段階の最小負荷も同じでも異なっていても良い。一般に、各段階は、段階によって決まる昇順または降順の、少なくとも2つまたは3つの異なる負荷レベルからなる。心拍数が比較的高くなるような比較的高い負荷レベルを使用することができる。ピークのまたは所定のしきい値の心拍数は、その後の休息または減少する運動負荷の期間が準定常的となるように十分に高い。本発明の実施形態は、虚血が検出できない患者、中レベルの虚血の患者、および冠動脈疾患の患者を含む様々なレベルの虚血を診断または試験するために使用できる。   In the exercise protocol, the set of loading steps during the phase where the heart rate is increased or decreased may be the same or different. For example, the peak load at each stage may be the same or different, and the minimum load at each stage may be the same or different. In general, each stage consists of at least two or three different load levels in ascending or descending order depending on the stage. A relatively high load level such that the heart rate is relatively high can be used. The peak or predetermined threshold heart rate is high enough so that subsequent periods of resting or decreasing exercise load are quasi-stationary. Embodiments of the present invention can be used to diagnose or test various levels of ischemia, including patients whose ischemia cannot be detected, patients with moderate ischemia, and patients with coronary artery disease.

所定の限界心拍数は、体全体の健康状態および心臓の健康状態により様々な患者に対して変化する仕事量に対応する。例えば、運動または訓練を受けた被験者については、第1すなわち上昇段階では、第1の負荷レベルは被験者が60から100または150ワットのパワー出力を必要とするように選択され、中間の負荷レベルは被験者が100から150または200ワットのパワー出力を必要とするように選択され、第3の負荷レベルは被験者が200から300または450ワット以上のパワー出力を必要とするように選択される。第2のすなわち下降段階に関しては、第1の負荷レベルは被験者が200から300または450ワット以上のパワー出力を必要とするように選択され、中間すなわち第2の負荷レベルは被験者が100から150または200ワットのパワー出力を必要とするように選択され、第3の負荷レベルは被験者が60から100または150ワットのパワー出力を必要とするように選択される。別の負荷レベルを、全ての上記の負荷レベルの前、後、またはその間に必要に応じて入れることができ、負荷レベル間の調整は、階段状または連続的な方法を含む任意の適当な方法で行うことができる。所定の限界心拍数まで増加された心拍数は、限界心拍数に達するに十分な期間を持続された1つの負荷レベルを維持することによって達成することもできる。   The predetermined limit heart rate corresponds to the amount of work that varies for different patients depending on the overall health of the body and the health of the heart. For example, for exercised or trained subjects, in the first or ascending phase, the first load level is selected such that the subject requires a power output of 60 to 100 or 150 watts and the intermediate load level is The subject is selected to require a power output of 100 to 150 or 200 watts, and the third load level is selected such that the subject requires a power output of 200 to 300 or 450 watts or more. For the second or descending phase, the first load level is selected such that the subject requires a power output of 200 to 300 or 450 watts or more, and the intermediate or second load level is 100 to 150 or The power output is selected to require 200 watts, and the third load level is selected such that the subject requires a power output of 60 to 100 or 150 watts. Different load levels can be included as needed before, after, or between all the above load levels, and adjustment between load levels can be any suitable method, including stepped or continuous methods Can be done. An increased heart rate to a predetermined limit heart rate can also be achieved by maintaining one sustained load level for a period sufficient to reach the limit heart rate.

さらに別の実施例では、平均的な被験者または心臓血管の病歴がある被験者については、第1すなわち上昇段階では、第1の負荷レベルは被験者が40から75または100ワットのパワー出力を必要とするように選択され、中間の負荷レベルは被験者が75から100または150ワットのパワー出力を必要とするように選択され、第3の負荷レベルは被験者が125から200または300ワット以上のパワー出力を必要とするように選択される。第2のすなわち下降段階に関しては、第1の負荷レベルは被験者が125から200または300ワット以上のパワー出力を必要とするように選択され、中間すなわち第2の負荷レベルは被験者が75から100または150ワットのパワー出力を必要とするように選択され、第3の負荷レベルは被験者が40から75または100ワットのパワー出力を必要とするように選択される。前述したように、別の負荷レベルを、全ての前記の負荷レベルの前、後、またはその間に必要なら入れることができ、負荷レベル間の調整は、階段状または連続的な方法を含む任意の適当な方法で行うことができる。所定の限界心拍数は、十分な時間で1つのパワー出力の運動を続けることによって達成することもできる。   In yet another embodiment, for an average subject or a subject with a cardiovascular history, in the first or rising phase, the first load level requires the subject to have a power output of 40 to 75 or 100 watts. The intermediate load level is selected such that the subject requires a power output of 75 to 100 or 150 watts, and the third load level requires a power output of 125 to 200 or 300 watts or more. Is selected. For the second or descending phase, the first load level is selected such that the subject requires a power output of 125 to 200 or 300 watts or more, and the intermediate or second load level is 75 to 100 or The 150 watt power output is selected and the third load level is selected so that the subject requires a 40 to 75 or 100 watt power output. As described above, another load level can be entered before, after, or between all the aforementioned load levels if necessary, and adjustment between load levels can be any step including a stepped or continuous method It can be done by any suitable method. The predetermined limit heart rate can also be achieved by continuing the exercise of one power output in sufficient time.

患者を所定の予定された刺激に当てることにより、心拍数が徐々に増加および徐々に減少することができる。例えば、所定のプログラムまたは予定に基づいて、患者を徐々に増加する運動負荷および徐々に減少する運動負荷、または徐々に増加する電気的または薬理学的な刺激および徐々に減少する電気的または薬理学的な刺激に当てることができる。そのような所定の予定には、患者からの実際の心拍数のフィードバックがない。別の方法では、患者のモニタリングを同時に行うことにより収集された実際の心拍数のデーターに呼応して、前記患者の心拍数が徐々に増加および徐々に減少することができる。そのようなシステムはフィードバックシステムである。例えば、患者の心拍数を試験の間モニタして、心拍数が両方の試験の段階の間に処方した方法で変化するように、運動負荷(トレッドミルの場合は速度および/または傾斜)を調整することができる。負荷のモニタリングおよび制御は、単純な制御プログラムを使用するコンピューターまたは他の制御システム並びに制御システムおよび運動装置に接続された、アナログ信号を運動装置に対して発生する出力パネルによって実現することができる。そのようなフィードバックシステムの1つの利点は、心拍数が第1の段階の間にほぼ直線的に増加し、第2の段階の間にほぼ直線的に減少することを、制御システムが(必要なら)確実に行うことができることである。   By subjecting the patient to a predetermined scheduled stimulus, the heart rate can gradually increase and decrease. For example, based on a predetermined program or schedule, the patient may gradually increase and gradually decrease exercise load, or gradually increase electrical or pharmacological stimulation and gradually decrease electrical or pharmacology It can be applied to typical stimuli. There is no actual heart rate feedback from the patient for such a predetermined schedule. Alternatively, the patient's heart rate can be gradually increased and decreased in response to the actual heart rate data collected by simultaneously monitoring the patient. Such a system is a feedback system. For example, monitor the patient's heart rate during the test and adjust the exercise load (speed and / or tilt in the case of a treadmill) so that the heart rate changes in the manner prescribed during both test phases can do. Load monitoring and control can be accomplished by a computer or other control system using a simple control program and an output panel connected to the control system and exercise device that generates analog signals to the exercise device. One advantage of such a feedback system is that the control system (if necessary) indicates that the heart rate increases approximately linearly during the first phase and decreases approximately linearly during the second phase. ) It can be done reliably.

生成するステップ(d)は、データーセットから曲線を(それらの曲線を実際に表示してまたは表示しないで)生成し、次に、(i)ヒステリシス曲線間の領域の尺度(例えば、区域)を、尺度が大きい場合はその被験者の心臓虚血が大きいことを示すように、直接または間接的に評価し(例えば、積分理論の中で定義されるように)、(ii)曲線の形状(例えば、傾斜またはその導関数)を、形状の相違が大きい場合は被験者の心臓虚血が大きいことを示すように、直接または間接的に比較し、または(iii)(i)および(ii)を組み合わせる、などの何らかの適当な手段によって実行することができる。特定の実施例は、下記の実施例4で与えられる。   The generating step (d) generates curves from the data set (with or without actually displaying them), and then (i) a measure of the area between the hysteresis curves (eg, area) If the scale is large, evaluate directly or indirectly (eg as defined in integration theory) to indicate that the subject has high cardiac ischemia, and (ii) the shape of the curve (eg , Slope or derivative thereof), or (iii) (i) and (ii) are combined directly or indirectly to indicate that the subject has a large cardiac ischemia if the difference in shape is large Can be performed by any suitable means. A specific example is given in Example 4 below.

本発明の方法は、(e)運動の間の心臓虚血の尺度と少なくとも1つの基準値(例えば、個体の母集団または部分母集団からの定量的な表示のための平均値、中央値またはモード)とを比較するステップ、および次に、(f)ステップ(e)の比較から、前記被験者の心臓血管の健康状態に対する少なくとも1つの定量的な表示を生成するステップをさらに含む。任意のそのような定量的な表示は、一時的に(例えば、被験者が心筋梗塞または心室頻拍のような将来の虚血に関連した心臓の事変に直面する危険の可能性を評価するために)生成される、または特に処方された心臓血管の治療に対してまたは単に被験者が回復または悪化する物理的な状態の継続するモニタリングとして、被験者の時間的な経過をモニタするために生成される(繰り返すが、特定の実施例は、下記の実施例4で与えられる)。そのような場合は、上記のステップ(a)から(f)は、少なくとも1つの個々の場合に繰り返され、被験者の心臓血管の治療の効果または経過が評価される。前記治療の前から前記治療後のまたは時間の経過にわたる前記データーセット間の相違が減少する場合は、前記被験者の心臓の健康状態が前記心臓血管の治療から改善していることが示される。エアロビクス体操、筋力ビルディング、ダイエットの変更、栄養補給剤、減量、禁煙、ストレスの軽減、薬品治療(遺伝子治療を含む)、外科治療(バイパス、バルーン血管形成、カテーテル焼灼術などの開心術および閉心術の両方を含む)、およびそれらの組み合わせを含む任意の適当な心臓血管治療を与えることができるが、これらに限定されることはない。   The method of the invention comprises (e) a measure of cardiac ischemia during exercise and at least one reference value (e.g. mean value, median value for quantitative display from a population or subpopulation of individuals or And (f) generating at least one quantitative indication of the subject's cardiovascular health from the comparison of step (e). Any such quantitative indication may be used to assess the potential risk of experiencing a cardiac event related to future ischemia such as myocardial infarction or ventricular tachycardia temporarily (eg, ) Generated or specifically generated for monitoring the time course of a subject, either for prescribed cardiovascular treatment or simply as a continuous monitoring of the physical condition in which the subject recovers or worsens ( Again, a specific example is given in Example 4 below). In such cases, steps (a) through (f) above are repeated in at least one individual case to assess the effectiveness or course of cardiovascular treatment of the subject. A decrease in the difference between the data sets from before the treatment to after the treatment or over time indicates that the subject's heart health has improved from the cardiovascular treatment. Aerobic exercises, strength building, diet changes, nutritional supplements, weight loss, smoking cessation, stress reduction, drug treatment (including gene therapy), surgical treatment (bypass, balloon angioplasty, catheter ablation, open heart and open heart surgery) Any suitable cardiovascular therapy including, but not limited to, and combinations thereof.

治療または治療介入は、承認されたものまたは実験的なものとすることができる。後者の場合は、本発明は実験的治療の臨床試験との関連で実行され、試験は提案された治療の効果を求める目的で治療の前後に(および/または治療中に)行われる。   The treatment or intervention may be approved or experimental. In the latter case, the present invention is carried out in the context of a clinical trial of experimental treatment, which is conducted before and after treatment (and / or during treatment) for the purpose of determining the effect of the proposed treatment.

[4.試験装置]
図3は、本発明によるデーターを収集、処理および分析を行う装置の実施例を提供する。被験者の身体上に置かれた導線を介して、心電図がECGレコーダ30によって記録される。このECGレコーダは、例えば、標準的な複数リードのホルターレコーダ(Hotter recorder)または他の任意の適当なレコーダとすることができる。アナログ−ディジタル変換器31は、ECGレコーダによって記録された信号をディジタル化し、それらの信号を標準的な外部入出力ポートを介して、パーソナルコンピューター32または他のコンピューター若しくは中央処理装置に転送する。次に、ディジタル化されたECGデーターは、標準的なコンピューターベースの波形分析器ソフトウェアによって処理される。次に、複合の分散−回復曲線および心臓虚血が存在すること、無いことまたはその程度に対する心臓または心臓血管の健康状態の表示または他の定量的な尺度が、ソフトウェア、ハードウェア、またはハードウェアおよびソフトウェアの両方として内部で実行されるプログラム(例えば、ベーシック、フォートラン、C++など)によって、コンピューター内で自動的に計算される。
[4. Test equipment]
FIG. 3 provides an embodiment of an apparatus for collecting, processing and analyzing data according to the present invention. An electrocardiogram is recorded by the ECG recorder 30 via a lead placed on the subject's body. The ECG recorder can be, for example, a standard multi-lead Holter recorder or any other suitable recorder. The analog-to-digital converter 31 digitizes the signals recorded by the ECG recorder and transfers these signals to a personal computer 32 or other computer or central processing unit via standard external input / output ports. The digitized ECG data is then processed by standard computer-based waveform analyzer software. Next, a composite dispersion-recovery curve and an indication or other quantitative measure of heart or cardiovascular health relative to the presence, absence or extent of cardiac ischemia can be used in software, hardware, or hardware. And automatically calculated in the computer by programs (eg, Basic, Fortran, C ++, etc.) that run internally as both software and software.

図4Aおよび図4Bは、生理的状態における往復の準定常変化の間に被験者から収集されたQTまたはRRのデータセットの分析を行うための、ディジタル化されたデーター処理の主なステップを説明する。図4Aおよび図4Bの最初の4つのステップは、ほぼ同じである。複数リードのレコーダから収集されたディジタル化データーは、各リードごとにデーター配列としてコンピューターのメモリの中に記憶される40a,40b。各データー配列の大きさは、心拍数が上昇および下降する段階の持続時間と、到来するディジタル化されたECG信号を処理する波形分析器が使用するサンプリングレートとによって決定される。波形分析器のソフトウェアは、各特定のリードにおけるECG信号の主な特徴的な波動(Q,R,SおよびT波)を最初に検出する41a,41b。次に、各ECGのリードで、このソフトウェアは連続するR波の間、およびQ波の始点とT波の終点との間の時間間隔を決定する42a,42b。これらの基準点を用いて、このソフトウェアは心拍数並びにRRおよびQT間隔を計算する。次に、ソフトウェアのアプリケーション部が、心拍数が上昇および下降する段階に対する間隔をソートする43a,43b。次の2つのステップは、それぞれ図4Aおよび図4Bで示される2つの別の方法の1つの中で行われる。図4Aに示す第5のステップは、ソフトウェアのアプリケーション部によって、QT間隔対RR間隔を、運動、薬理的/電気的な刺激などの生理的な状態において往復の緩やかな変化によって行われる心拍数が上昇および下降する段階に対して別々に表示するステップ44aから構成する。このソフトウェアの同じ部分は、次のステップ45aを実行する。このステップ45aは、各段階に対して十分に平滑な曲線TQT=F(TRR)を得るための、指数関数または任意の他の適当な関数を用いて平滑化、フィルタ処理、またはデーターのフィッティングを行うステップである。図4Bに示した直ぐ前の2つのステップに対する別の方法は、ソフトウェアのアプリケーション部は指数関数または任意の他の適当な関数を用いて、2つの段階に対する時間の関数としてQT間隔を始めに平均化、および/またはフィルタ処理および/またはフィッティングし、RR間隔データーセットを同様に処理して、それぞれが心拍数が上昇および下降するブランチを含む、2つの十分に平滑な曲線TQT=FQT(t)およびTRR=FRR(t)を発生させることが必要である44b。次のステップ45bでは、ソフトウェアのアプリケーション部はこのパラメータ表示を用いて時間を取り除き、十分に平滑なヒステリシスループTQT=F(TRR)を生成およびプロットする。図4Aおよび図4Bに示す次のステップは、この場合もほぼ同様である。ソフトウェアのアプリケーション部が実行する次のステップ46a,46bは、(TQT,TRR)平面上に閉じたヒステリシスループを作るために、垂直な直線または始点と終点とを接続する線などの適当に相互接続する線または部分的に接続する線を用いて、2つのブランチのヒステリシスループを閉じるように図示することができる。次のステップ47a,47bにおいて、アプリケーションソフトウェアは、閉じたヒステリシスループの内部の領域の適当な大きさを各ECGのリードについて評価する。大きさは数学の積分理論に中で定義されるように、面積の概念を一般化したものであり、領域の異なる点のこの大きさへの寄与を増加または減少させる適当な重み関数を含んでいる。各ECGのリードに対するデーター処理の最終ステップ48a,48bは、アプリケーションソフトウェアがこの大きさまたはこの大きさの任意の単調な関数を適当に繰り込むことによって指数を計算することである。指数と共に大きさ自体は、局所的な虚血の素因だけでなく運動がもたらした虚血の両方の重大性を反映する。この局所的な虚血の素因は、測定された複合の分散−回復曲線の形状のいくつかの特性の中で反映される。全ての前述した信号処理のステップの結果を使用して、試験される特定の個人の心臓虚血および、同時に行われるオプションとして、心臓血管系の健康状態を定量的に評価することができる。 4A and 4B illustrate the main steps of digitized data processing to perform analysis of QT or RR data sets collected from subjects during a reciprocal quasi-stationary change in physiological conditions. . The first four steps of FIGS. 4A and 4B are substantially the same. Digitized data collected from a multi-lead recorder is stored 40a, 40b in a computer memory as a data array for each lead. The size of each data array is determined by the duration of the rise and fall phases of the heart rate and the sampling rate used by the waveform analyzer that processes the incoming digitized ECG signal. The waveform analyzer software first detects 41a, 41b the main characteristic waves (Q, R, S and T waves) of the ECG signal at each particular lead. Next, at each ECG lead, the software determines the time interval 42a, 42b between successive R waves and between the start point of the Q wave and the end point of the T wave. Using these reference points, the software calculates heart rate and RR and QT intervals. Next, the application part of the software sorts 43a, 43b intervals for the stages in which the heart rate rises and falls. The next two steps are performed in one of two alternative methods shown in FIGS. 4A and 4B, respectively. In the fifth step shown in FIG. 4A, a QT interval vs. RR interval is set by the software application unit so that the heart rate performed by a gentle reciprocal change in a physiological state such as exercise, pharmacological / electrical stimulation, Step 44a is displayed separately for the rising and lowering stages. The same part of the software performs the next step 45a. This step 45a is smoothed, filtered, or data-driven using an exponential function or any other suitable function to obtain a sufficiently smooth curve T QT = F (T RR ) for each stage. This is the step of fitting. Another method for the last two steps shown in FIG. 4B is that the software application uses an exponential function or any other suitable function to average the QT interval as a function of time for the two stages. And / or filtering and / or fitting, and processing the RR interval data set in a similar manner, two sufficiently smooth curves T QT = F QT (each containing branches where the heart rate rises and falls t) and T RR = F RR (t) need to be generated 44b. In the next step 45b, the application part of the software removes time using this parameter display and generates and plots a sufficiently smooth hysteresis loop T QT = F (T RR ). The next steps shown in FIGS. 4A and 4B are similar in this case. The next steps 46a, 46b performed by the application part of the software are appropriate, such as a vertical straight line or a line connecting the start and end points, to create a closed hysteresis loop on the (T QT , T RR ) plane. An interconnecting line or a partially connecting line can be used to close the hysteresis loop of the two branches. In the next steps 47a, 47b, the application software evaluates the appropriate size of the area inside the closed hysteresis loop for each ECG lead. Size is a generalization of the concept of area, as defined in mathematical integration theory, and includes appropriate weight functions that increase or decrease the contribution of different points of the region to this size. Yes. The final step 48a, 48b of data processing for each ECG lead is that the application software computes the exponent by appropriately rolling this magnitude or any monotonic function of this magnitude. The magnitude itself along with the index reflects the severity of both ischemia caused by exercise as well as a predisposition to local ischemia. This predisposition to local ischemia is reflected in several properties of the shape of the measured composite dispersion-recovery curve. The results of all the aforementioned signal processing steps can be used to quantitatively assess the cardiac ischemia of the particular individual being tested and, optionally, the cardiovascular health status at the same time.

(TQT,TRR)平面を使用する代わりに、同様のデーター処理方法は、(TQT,fRR)などのような(TQT,TRR)平面の非縮退変換(non-degenerate transformation)によって得られる任意の平面上で同様に実行することができる。ここで、fRR=1/TRRは心拍数である。そのような変換の一部または全体を、前記大きさの適当な定義の中に組み込むことができる。 (T QT, T RR) instead of using the plane, similar data processing method, (T QT, f RR), such as (T QT, T RR) nondegenerate transform plane (non-degenerate transformation) Can be carried out in the same way on any plane obtained by. Here, f RR = 1 / T RR is a heart rate. Some or all of such transformations can be incorporated into an appropriate definition of the size.

[5.急激に停止する運動プロトコルを準定常プロトコルと考えることができる条件]
一般に、準定常な運動プロトコルを徐々に増加または徐々に減少させる各段階の持続時間は、少なくとも2,5,8または10分である。各段階の持続時間は、平均のピーク負荷心拍数の値(約120〜130から約150または160拍/分)と平均の休息心拍数の値(約50または60から約70または80拍/分)との間の急激な運動停止の間の心拍数の調整の平均持続時間(約1分)よりも通常1桁長い。
[5. Conditions under which a sudden stopping motion protocol can be considered a quasi-stationary protocol
In general, the duration of each stage of gradually increasing or decreasing the quasi-steady movement protocol is at least 2, 5, 8 or 10 minutes. The duration of each stage consists of an average peak load heart rate value (about 120-130 to about 150 or 160 beats / minute) and an average resting heart rate value (about 50 or 60 to about 70 or 80 beats / minute). ) Is typically an order of magnitude longer than the average duration of heart rate adjustment (approximately 1 minute) during a sudden movement stop.

準定常的でない急激な運動停止の後の短い約1分の心拍数の調整期間は一般に、健康な人および例えば75W(ワット)を超えないパワー出力に対応する比較的低い運動負荷の比較的低レベルまたは中レベルの冠動脈疾患(CAD)の患者に対してのみ行われることに注意されたい。しかしながら、冠動脈疾患のある虚血性の患者または心拍数が比較的高くなるような比較的大きな運動負荷を受けた冠動脈疾患のない正常な人に対しては、同じ調整期間の持続時間は例えば5,8または10分若しくはそれ以上とすることができる。調整期間が増加して準定常的になるような限界心拍数は、下記の公式によって定義することができる。
PT=(220±V bpm)−age
ここで、PTは所定の限界心拍数、Vは15,20,または25、bpmは分当たりの拍動、およびageは前記被験者の年令である。この限界心拍数は、所定の最大心拍数に近い心拍数と言われる。これらの場合では、心拍数の変動は小さく(下記の実施例9の中で説明される)、運動後の最初の1または2分の間、さらに運動負荷を受けることがなくてもまたは例えば25W以下の軽い負荷を受ける場合でも、個人は急激な運動停止の後でさえ大きな物理的なストレスのもとにある状態が続くことを示す。比較的大きな運動負荷の条件のもとでは、QT/RRのヒステリシスループの回復部分は急激な運動停止の後に最終的に形成されたループ全体と同様に、準定常なループと考えることができる。実際に、心拍数がその始めの運動前のレベルにゆっくり回復する持続時間は2,5,8,10分またはそれ以上かかり、心拍数の変動は小さいため、緩やかな運動プロトコルの基調を成す定義を依然として満足している(下記の実施例9を参照のこと)。
The short approximately 1 minute heart rate adjustment period after a sudden quasi-stationary sudden movement stop is generally relatively low for a healthy person and a relatively low exercise load corresponding to a power output not exceeding, for example, 75 W (watts). Note that this is only done for patients with moderate or moderate coronary artery disease (CAD). However, for an ischemic patient with coronary artery disease or a normal person without coronary artery disease who has received a relatively large exercise load with a relatively high heart rate, the duration of the same adjustment period is, for example, 5 It can be 8 or 10 minutes or longer. The critical heart rate that becomes quasi-stationary with increasing adjustment period can be defined by the following formula:
PT = (220 ± V bpm) -age
Here, PT is a predetermined limit heart rate, V is 15, 20, or 25, bpm is beats per minute, and age is the age of the subject. This limit heart rate is said to be a heart rate close to a predetermined maximum heart rate. In these cases, heart rate variability is small (as described in Example 9 below) and during the first 1 or 2 minutes after exercise, no further exercise load or for example 25W Even when subjected to the following light loads, individuals show that they continue to be under great physical stress even after a sudden cessation of movement. Under the condition of a relatively large exercise load, the recovery portion of the QT / RR hysteresis loop can be considered as a quasi-stationary loop, as is the overall loop finally formed after a sudden exercise stop. In fact, the heart rate slowly recovers to its pre-exercise level, which takes 2, 5, 8, 10 minutes or more, and the heart rate variability is so small that it defines the basis of a gentle exercise protocol Is still satisfied (see Example 9 below).

従って、運動の仕事量が十分に大きい場合は、急激な運動停止は本発明の実施形態による方法の中では下降するHR回復の段階の準定常的な終了を妨げることはない。その理由は、HRの回復が長いために、QT/RRのヒステリシスは依然として準定常的なものとして扱うことができ、運動プロトコルの下降段階が完了していないという事実にもかかわらず、ヒステリシスループの大きさを通常の方法で評価することができるためである。   Thus, if the work of exercise is sufficiently large, a sudden movement stop does not prevent the quasi-stationary end of the descending HR recovery phase in the method according to embodiments of the present invention. The reason is that, due to the long recovery of HR, the QT / RR hysteresis can still be treated as quasi-stationary, and despite the fact that the descending phase of the motion protocol is not complete, the hysteresis loop This is because the size can be evaluated by an ordinary method.

一般に、物理的な消耗、息切れ、胸痛および/または他の何らかの臨床的な症状によって決定された明白な冠動脈疾患を患っている患者は、例えパワー出力が約20ワットの低レベルであっても、3,5,8または10分またはそれ以上長い運動を行うことはできないことに注意されたい。この種の患者のそのような急激な運動停止の後の緩やかな回復過程は、本願で与えられるような準定常的なプロセスの定義を満たしている(例えば、実施例9を参照のこと)。中程度の冠動脈疾患の患者はもっと長い20分またはそれ以上の運動を行うことができ、50から300ワットの範囲の著しく高い運動負荷を受けることができることに注意されたい。   In general, patients suffering from overt coronary artery disease as determined by physical exhaustion, shortness of breath, chest pain and / or some other clinical condition, even if the power output is as low as about 20 watts, Note that it is not possible to exercise 3, 5, 8 or 10 minutes or longer. The slow recovery process after such a sudden cessation of this type of patient meets the definition of a quasi-stationary process as given in this application (see, eg, Example 9). Note that patients with moderate coronary artery disease can perform longer exercises of 20 minutes or longer and can receive significantly higher exercise loads in the range of 50 to 300 Watts.

本発明は下記の実施例の中で一層詳細に説明されるが、それらの実施例に限定されることはない。   The present invention will be described in more detail in the following examples, but is not limited to these examples.

[実施例1]
<試験装置>
図3と同じ試験装置が組み立てられた。心電図が製造業者の指示書に基づいて被験者の身体上に配置されたLead-Lok Holter/Stress Test Electrodes LL510 (LEAD-LOK, INC.; 500 Airport Way, P.O.Box L, Sandpoint, ID, USA 83864)の12本の導線を介して、RZ152PM12 Digital ECG Holter Recorder (ROZINN ELECTRONICS, INC.; 71-22 Myrtle Av., Glendale, New York, USA 11385-7254)によって記録される。ディジタルのECGデーターは、PC 700フラッシュカードリーダに40 MBのフラッシュカード(RZFC40)(両方ともRozinn Electronics, Inc.製である)を用いて、パーソナルコンピューター(Dell Dimension XPS T500MHz/Windows(登録商標)98)に転送される。Windows(登録商標)(4.0.25)用のホルター波形分析ソフトウェアがコンピューターにインストールされる。このソフトウェアを使用して、標準的なコンピューターベースの波形分析器ソフトウェアによってデーターを処理する。次に、複合の分散−回復曲線および心臓虚血の程度に対する定量的な特性を提供する表示が手動でまたはフォートラン90で実行されるプログラムによってコンピューターの中で自動的に計算される。
[Example 1]
<Test equipment>
The same test equipment as FIG. 3 was assembled. Lead-Lok Holter / Stress Test Electrodes LL510 (LEAD-LOK, INC .; 500 Airport Way, POBox L, Sandpoint, ID, USA 83864) with an ECG placed on the subject's body based on the manufacturer's instructions Recorded by 12 RZ152PM12 Digital ECG Holter Recorder (ROZINN ELECTRONICS, INC .; 71-22 Myrtle Av., Glendale, New York, USA 11385-7254) via 12 conductors. Digital ECG data is stored in a personal computer (Dell Dimension XPS T500MHz / Windows® 98) using a PC 700 flash card reader and a 40 MB flash card (RZFC40) (both from Rozinn Electronics, Inc.). ). The Holter waveform analysis software for Windows® (4.0.25) is installed on the computer. This software is used to process the data with standard computer-based waveform analyzer software. Next, a display providing quantitative characteristics for the composite dispersion-recovery curve and the degree of cardiac ischemia is calculated either manually or automatically in the computer by a program executed in the Fortran 90.

実験的なデーターが、Landice L7 Executive Treadmill (Landice Treadmills; 111 Canfield Av., Randolph, NJ 07869)の中にプログラムされた運動プロトコルの間に収集された。このプログラムされたプロトコルは、各持続時間が48秒から1.5分の一定の運動負荷の20の階段状の間隔を含んデーター。これらの間隔全体で、全持続時間が16分から30分まで変化する、2つの持続時間が等しい運動負荷を徐々に増加および減少させる段階を形成した。各段階に対して、トレッドミルのベルトの速度および高さが被験者の年齢および健康状態に基づいて、それぞれ往復で2.4 km/時(1.5マイル/時)から8.8 km/時(5.5マイル/時)まで、またトレッドミルの高さが1から10段まで変化した。   Experimental data was collected during the exercise protocol programmed in the Landice L7 Executive Treadmill (Landice Treadmills; 111 Canfield Av., Randolph, NJ 07869). This programmed protocol contains 20 stepped intervals with a constant exercise load of 48 seconds to 1.5 minutes each duration. Throughout these intervals, the overall duration varied from 16 minutes to 30 minutes, creating a phase of gradually increasing and decreasing the exercise duration of two equal durations. For each stage, the treadmill belt speed and height varies from 2.4 km / hr (1.5 miles / hr) to 8.8 km / hr, depending on the age and health of the subject. (5.5 miles per hour) and the treadmill height changed from 1 to 10 steps.

[実施例2〜6]
<人のヒステリシス曲線の研究>
これらの実施例は、多数の様々な被験者の準定常的な虚血で生じたQT−RR間隔のヒステリシスを示す。これらのデーターは、この方法が高い感度および高い分解能を有することを実証している。
[Examples 2 to 6]
<Study of human hysteresis curve>
These examples show the QT-RR interval hysteresis caused by quasi-stationary ischemia in a number of different subjects. These data demonstrate that this method has high sensitivity and high resolution.

[実施例2〜3]
<年令が異なる健康な男性の被験者のヒステリシス曲線>
これらの実施例は、上記の実施例1で説明した装置および方法を用いて、二人の男性の被験者に対して実施された。図5を参照すると、年令が異なる二人の概ね健康な男性の被験者間のヒステリシスの面積に著しい相違があることを容易に見ることができる。これらの被験者(23才と47才)は、運動負荷を徐々に増加および徐々に減少させる準定常的な30分のプロトコルに従って、トレッドミルで運動した。ここで、正方形および円形(太い線)は23才の被験者のヒステリシスループを示し、ダイヤモンドおよび三角形(細い線)は47才の被験者の大きなループに対応する。フィッティング曲線は、三次の多項式関数を用いて得られる。波形分析器がQTおよびRR間隔を決定する拍動のサンプリングレートは、分当たり1サンプルである。どの被験者にも、ECG−STセグメントには従来の虚血に起因する降下がなかった。しかしながら、本発明の方法により、虚血事象の従来のしきい値以下の範囲内に十分な分解能を備える虚血に起因するヒステリシスを観察することができ、また二人の被験者のヒステリシス間を定量的に区別することができる。
[Examples 2-3]
<Hysteresis curve of healthy male subjects of different ages>
These examples were performed on two male subjects using the apparatus and method described in Example 1 above. Referring to FIG. 5, it can be easily seen that there is a significant difference in the area of hysteresis between two generally healthy male subjects of different ages. These subjects (23 and 47) exercised on a treadmill according to a quasi-steady 30 minute protocol that gradually increased and decreased exercise load. Here, squares and circles (thick lines) indicate a hysteresis loop of a 23 year old subject, and diamonds and triangles (thin lines) correspond to a large loop of a 47 year old subject. The fitting curve is obtained using a cubic polynomial function. The beat sampling rate at which the waveform analyzer determines the QT and RR intervals is one sample per minute. None of the subjects had a drop in the ECG-ST segment due to conventional ischemia. However, the method of the present invention allows the observation of hysteresis due to ischemia with sufficient resolution within the range below the conventional threshold of ischemic events, and quantifies the hysteresis between the two subjects. Can be distinguished from each other.

<実施例4〜5>
<STセグメントが降下したまたは心筋梗塞の病歴がある(Prior Cardiac Infarction)の被験者のヒステリシス曲線>
これらの実施例は、上記の実施例1で説明した装置および方法を用いて、二人の55才の男性の被験者に対して実施された。図6は、男性の被験者に対する準定常的なQT−RR間隔のヒステリシスを示す。正方形および空の円に一致した曲線は第1の被験者に関係し、従来のECG−STセグメント降下技術によっても検出できる心臓虚血の症例を示す。ダイヤモンドおよび三角形に一致した曲線は、別の被験者すなわち以前心筋梗塞を経験したことがある被験者に関連する。これらの被験者は、運動負荷を徐々に増加および徐々に減少させる準定常的な20分のプロトコルに従って、トレッドミルで運動した。フィッティング曲線は、三次の多項式関数を用いて得られる。これらの症例は、本発明の方法により、(1)従来のST降下法により検出することができる虚血のレベル間の相違、および(2)従来の方法にとってはしきい値以下であるため、それでは検出できない虚血(図5に示す)の低いレベル間の相違、を分解および定量的に特徴付けることができることを実証する。図5で報告された運動に起因する虚血のレベルは、図6に示したレベルよりも著しく低い。この事実は、従来のST降下法の分解能は、本発明の方法と比較すると不十分であることを示している。
<Examples 4 to 5>
<Hysteresis curve of subjects with ST segment drop or myocardial infarction history (Prior Cardiac Infarction)>
These examples were performed on two 55 year old male subjects using the apparatus and method described in Example 1 above. FIG. 6 shows the quasi-stationary QT-RR interval hysteresis for male subjects. Curves consistent with squares and empty circles relate to the first subject and indicate cases of cardiac ischemia that can also be detected by conventional ECG-ST segment descent techniques. Curves consistent with diamonds and triangles are associated with another subject, a subject who has previously experienced myocardial infarction. These subjects exercised on a treadmill according to a quasi-steady 20 minute protocol that gradually increased and decreased exercise load. The fitting curve is obtained using a cubic polynomial function. These cases are due to the method of the present invention, (1) the difference between levels of ischemia that can be detected by the conventional ST drop method, and (2) below the threshold for the conventional method, It demonstrates that differences between low levels of ischemia (shown in FIG. 5) that cannot be detected can be resolved and quantitatively characterized. The level of ischemia due to exercise reported in FIG. 5 is significantly lower than the level shown in FIG. This fact shows that the resolution of the conventional ST descent method is insufficient compared with the method of the present invention.

[実施例6]
<規則的な運動方式の前後の同じ被験者によるヒステリシス曲線>
この実施例は、前記の実施例1で説明した装置および方法を用いて実施された。図7は、55才の男性の被験者が規則的なエアロビクス運動を行った前後の準定常的なヒステリシスの実施例を提供する。両方の実験は、運動負荷を徐々に増加および徐々に減少させる同じ準定常的な20分のプロトコルに基づいて実施された。フィッティング曲線は、三次の多項式関数を用いて得られる。第1の試験は、本発明の方法および従来のECG−ST降下法の両方によって検出された、運動負荷のほぼピークレベルで作成された明白な運動に起因する心臓虚血事象を示す。この第1の試験(規則的な運動方式を始めた前)の間に達した最大の心拍数は、146に等しかった。規則的な運動の経過の後、被験者はその心臓血管の健康状態を改善させた。このことは、ピークの心拍数を比較することによって、従来は大ざっぱに定性的に評価することしかできない。実際に、第1の実験から第2の実験へ移る場合のピーク運動負荷における最大心拍数は、146から122に低下して16.4%減少した。従来のSTセグメント法はST降下がないことも示しているが、この虚血の範囲がその方法のしきい値以下であるため、そのような改善のいかなる定量化も提供しなかった。そのような従来の方法とは異なり、本発明の方法はまさに上記の定量化を提供した。本発明を適用すると、第2の実験から作成された図7の曲線は、準定常的なQT−RR間隔のヒステリシスの面積が第1の実験から著しく減少したことを示し、またそのようなヒステリシスループがあるレベルの運動に起因する虚血がまだ残っていたことを示している。観察された複合の分散−回復曲線の形状の変化が改善していることも示されている。その理由は、これらの曲線が図2の平たい曲線(興奮性が低くしきい値が高い、vr=0.3〜0.35)に似た平たい曲線から、図2のしきい値が低い曲線(vr=0.2〜0.25)に類似した、より健康な(虚血が少ない)より凸形の曲線に変化したためである。このため、本発明の方法はその感度および分解能が高いために、従来の心臓血管の介入により治療された心臓血管の健康状態の変化を示す、心臓虚血のレベルの微細な変化を評価するために使用できることを、図7は実証している。
[Example 6]
<Hysteresis curve by the same subject before and after regular exercise system>
This example was implemented using the apparatus and method described in Example 1 above. FIG. 7 provides an example of quasi-stationary hysteresis before and after a 55 year old male subject performs regular aerobic exercises. Both experiments were performed based on the same quasi-stationary 20 minute protocol that gradually increased and decreased the exercise load. The fitting curve is obtained using a cubic polynomial function. The first test shows a cardiac ischemic event resulting from overt motion created at approximately peak levels of exercise load detected by both the method of the present invention and the conventional ECG-ST descent method. The maximum heart rate reached during this first test (before starting the regular exercise system) was equal to 146. After a regular course of exercise, subjects improved their cardiovascular health. This can only be roughly evaluated qualitatively in the past by comparing peak heart rates. In fact, the maximum heart rate at peak exercise load when moving from the first experiment to the second experiment decreased from 146 to 122, decreasing by 16.4%. Although the conventional ST segment method also shows no ST drop, it did not provide any quantification of such improvement because the extent of this ischemia was below the method's threshold. Unlike such conventional methods, the method of the present invention provided just the above quantification. Applying the present invention, the curve of FIG. 7 created from the second experiment shows that the area of hysteresis in the quasi-stationary QT-RR interval has been significantly reduced from the first experiment, and such hysteresis. The loop indicates that there is still ischemia due to some level of movement. It is also shown that the observed change in the shape of the composite dispersion-recovery curve is improved. The reason is that these curves are low curves in FIG. 2 from flat curves similar to the flat curves in FIG. 2 (low excitability and high threshold, vr = 0.3 to 0.35). This is because it has changed to a healthier (less ischemic), more convex curve similar to (vr = 0.2-0.25). Thus, because of the high sensitivity and resolution of the method of the present invention, to assess minute changes in the level of cardiac ischemia, indicating changes in cardiovascular health treated by conventional cardiovascular interventions FIG. 7 demonstrates that it can be used.

[実施例7]
<心臓血管の健康状態を定量的に表示するための計算>
この実施例は、上記の実施例2〜6で得られたデーターを用いて実行された。図8は、本発明の方法による虚血評価に基づいた、心臓血管の健康状態の比較分析を示す。この実施例では、心臓血管の健康状態の表示(本願では心臓虚血指数を意味し、「CII」と略記した)を設計した。それは、積(TRR,max−TRR,min)(TQT,max−TQT,min)でそれを除算することにより正規化された、準定常的なQT−RR間隔のヒステリシスループの面積Sとして定義された。各特定の被験者に対して、この因数は、準定常的なトレッドミルの運動プロトコルのもとでの試験の間に発生するQTおよびRR間隔の実際の範囲内の個々の差に対して面積を補正する。発明者らは、14の運動試験のサンプルの中で最大および最小のCIIを決定し、0から1まで変化する正規化指数<CII>=(CII−CIImin)/(CIImax−CIImin)を導き出した。様々な被験者における<CII>の変化は、本発明の方法により、従来のST降下法がしきい値以下であり、いかなる運動に起因する虚血も検出できない領域における心臓および心臓血管の健康状態の様々なレベルを分解および定量的に特徴付けることができることを示す。このため、粗い従来のSTセグメント降下による虚血評価とは異なり、本発明の方法は、心臓虚血および関連した心臓または心臓血管の健康状態の変化の小さな変動に対して極めて正確な評価およびモニタリングを提供する。
[Example 7]
<Calculation for quantitative display of cardiovascular health>
This example was performed using the data obtained in Examples 2-6 above. FIG. 8 shows a comparative analysis of cardiovascular health based on ischemia assessment according to the method of the present invention. In this example, a display of cardiovascular health status (in this application, the heart ischemic index, abbreviated as “CII”) was designed. It is the area of the hysteresis loop of the quasi-stationary QT-RR interval, normalized by dividing it by the product (T RR, max -T RR, min ) (T QT, max -T QT, min ) Defined as S. For each particular subject, this factor is an area for individual differences within the actual range of QT and RR intervals that occur during testing under a quasi-stationary treadmill exercise protocol. to correct. The inventors determined the maximum and minimum CII among the 14 exercise test samples and normalized index <CII> = (CII−CII min ) / (CII max −CII min ) varying from 0 to 1 Derived. The change in <CII> in various subjects is due to the method of the present invention in which heart and cardiovascular health in areas where the conventional ST drop method is below threshold and ischemia due to any exercise cannot be detected. It shows that various levels can be decomposed and characterized quantitatively. Thus, unlike ischemic assessment with coarse conventional ST segment depression, the method of the present invention is very accurate assessment and monitoring for small variations in cardiac ischemia and related cardiac or cardiovascular health changes. I will provide a.

[実施例8]
<急速な交感神経副腎の過渡現象の説明]>
図9は、運動負荷を増加させる10分の運動後の準定常的でない急速な停止に対するQT間隔(パネルA,C)およびRR間隔(パネルB,D)に対する典型的な急速な交感神経/副交感神経およびホルモンの調整を示す。全てのパネルは、12誘導(12 lead)の複数リード心電図の右前胸部リードV3から得られたQT/RR間隔の時間的な変動を示す。波形分析器がQT間隔およびRR間隔を測定したサンプリングレートは、15サンプル/分に等しかった。被験者(47才の男性)は最初の10分は休息し、次に、運動負荷を徐々に増加させる運動(10分間)を開始した(パネルA,B−RRおよびQTの最小値から左側)。次に、運動負荷のピーク(心拍数は約120拍/分)において、被験者はトレッドミルから降りて、最も早いRRおよびQT間隔を運動負荷の完全に急な停止に対して適用することを解消した。QTおよびRR間隔が確実に運動後の平均の定常値になるように、被験者は十分長く(13分)休んだ。パネルCおよびDは、QTおよびRR間隔の変化の最大速度が運動負荷の急な停止の直後に発生したことを実証する。これらの速度は、0.28sから0.295sまで変化する間のQT間隔に対しては約0.015s/分であり、0.45sから0.6sまで変わる間のRR間隔に対しては約0.15s/分である。前述した実験に基づいて、「急速な交感神経副腎およびホルモンの過渡現象」または「急速な自律神経系およびホルモンの過渡現象」に対する定義を与えることができる。
[Example 8]
<Explanation of rapid sympathetic adrenal transients>
FIG. 9 shows typical rapid sympathetic / parasympathetic versus QT intervals (panels A, C) and RR intervals (panels B, D) for a quasi-stationary rapid stop after 10 minutes of exercise that increases exercise load. Shows nerve and hormone regulation. All panels show the time variation of the QT / RR interval obtained from the right anterior chest lead V3 of the 12 lead multi-lead ECG. The sampling rate at which the waveform analyzer measured the QT and RR intervals was equal to 15 samples / minute. The subject (47-year-old man) rested for the first 10 minutes and then began exercise (10 minutes) with a gradual increase in exercise load (left side of panel A, B-RR and QT minimum). Next, at the peak of exercise load (heart rate is about 120 beats / min), the subject descends from the treadmill and eliminates applying the earliest RR and QT intervals for a sudden stop of exercise load. did. The subject rested long enough (13 minutes) to ensure that the QT and RR intervals were on average steady-state after exercise. Panels C and D demonstrate that the maximum rate of change of QT and RR intervals occurred immediately after a sudden stop in exercise load. These rates are about 0.015 s / min for QT intervals while changing from 0.28 s to 0.295 s, and about RR intervals for changing from 0.45 s to 0.6 s. 0.15 s / min. Based on the experiments described above, a definition for "rapid sympathetic adrenal and hormonal transients" or "rapid autonomic nervous system and hormonal transients" can be given.

実施例8の最大運動負荷は被験者に準定常的な急激な停止をさせるには十分ではないことに注意されたい。すなわち、この運動負荷は実施例9および10で観察されるような、回復期間の延長が必要な十分なストレスを引き起こさない。自律神経系およびホルモンの制御による急速な過渡現象は、RR間隔に対しては心拍数の約25拍/分の変化速度に対応する0.15s/分の速度の過渡現象を指し、またQT間隔に対しては0.02s/分の速度の過渡現象を指す。またはこの急速な過渡現象は運動負荷(または他の心臓刺激)における極めて急激な変化(停止または増加)に応答するRR/QT間隔における変化のより早い速度のことを言う。運動負荷における極めて急激な変化は本願では、運動のピークから定常の平均休息値までの全範囲の大きさに匹敵する、RR/QT間隔内に急速な変動を引き起こす負荷の変動として定義される。   Note that the maximum exercise load of Example 8 is not sufficient to cause the subject to make a quasi-stationary sudden stop. That is, this exercise load does not cause sufficient stress that requires an extended recovery period as observed in Examples 9 and 10. A rapid transient due to autonomic nervous system and hormonal control refers to a transient with a rate of 0.15 s / min corresponding to a rate of change of about 25 beats / min of the heart rate for the RR interval, and QT interval Is a transient phenomenon at a speed of 0.02 s / min. Or this rapid transient refers to the faster rate of change in the RR / QT interval in response to a very rapid change (stop or increase) in exercise load (or other cardiac stimulation). A very rapid change in exercise load is defined herein as a change in load that causes a rapid change in the RR / QT interval, comparable to the magnitude of the entire range from the peak of exercise to the steady average rest value.

[実施例9]
<心拍数が低い準定常的な運動プロトコルの説明>
図10は、12誘導心電図(12 lead electrocardiogram)の記録の右前胸部V3のリードにおいて、運動負荷を徐々に増加および徐々に減少させる間に測定された、典型的な遅い(準定常的な)QT間隔(パネルA)およびRR間隔(パネルB)の調整を例証する。サンプリングは、毎分15のQTおよびRR間隔であった。男性の被験者は、運動負荷を徐々に増加および徐々に減少させる2つの連続した長い10分間の段階の間に運動した。QTおよびRR間隔の両方は、ほぼピークの運動負荷(ピークの心拍数は約120拍/分)で最小値に次第に近付き、次に始めの運動前の休息値よりもわずかに低いレベルに次第に戻った。QTおよびRR間隔の展開は、パネルAおよびBで灰色で示した指数関数のフィッティング曲線によりうまく近似された。QT−RR間隔の往復の時間変動の範囲は、QTおよびRR間隔に対してそれぞれ、0.34s〜0.27s〜0.33s(変化の平均速度は約0.005s/分)および0.79s〜0.47s〜0.67s(変化の平均速度は約0.032s/分すなわち約6拍/分)であった。指数関数のフィッティングから両方のパネルの中で黒点で示された、観察されたQTおよびRR間隔の二乗平均平方根の標準偏差σは、試験全体の間の対応するピーク値と休息値との間の平均の差よりも1桁小さかった。これらの偏差は、それぞれ、QT間隔についてはσ≒0.003sであり、RR間隔に対してはσ≒0.03sであった。図9(パネルC,D)によると、この種の小さい動揺は、生理的な変動によるまたは運動負荷の不連続による急激な心拍数の変化と結びつく場合、10sよりも早く増加および減少することがある。その時間は、運動プロトコルの1つの緩やかな(上昇および下降)段階の持続時間よりも60倍も短い。QT/RR間隔の緩やかな変化および急激な心拍数の変動の振幅の間および時定数の間のそのような著しい差により、適当な平滑化する指数関数のような精度が高い関数によって、これらの時間にわたる変動を平均し、QT/RRプロトコルの持続時間の変遷をフィッティングすることができる。同時に行われるフィッティング手順(パネルA,B)は、両方の測定されたQTまたはRRのデータセットからパラメータの時間依存性を削除するアルゴリズムを決定し、各運動段階に対するQT間隔を単調な関数として考えることを可能にする。
[Example 9]
<Description of quasi-stationary exercise protocol with low heart rate>
FIG. 10 shows a typical slow (quasi-stationary) QT measured while gradually increasing and decreasing exercise load in the right anterior chest V3 lead of a 12 lead electrocardiogram recording. The adjustment of the spacing (panel A) and the RR spacing (panel B) is illustrated. Sampling was at 15 QT and RR intervals per minute. Male subjects exercised between two consecutive long 10-minute phases that gradually increased and decreased exercise load. Both QT and RR intervals gradually approach a minimum at approximately peak exercise load (peak heart rate is approximately 120 beats / minute) and then gradually return to a slightly lower level than the rest value before the first exercise. It was. The expansion of the QT and RR intervals was well approximated by an exponential fitting curve shown in gray in panels A and B. The range of round trip time variation of the QT-RR interval is 0.34 s to 0.27 s to 0.33 s (average rate of change is about 0.005 s / min) and 0.79 s, respectively, for the QT and RR intervals. -0.47 s-0.67 s (average rate of change was about 0.032 s / min or about 6 beats / min). The observed standard deviation σ of the root mean square of QT and RR intervals, shown as black dots in both panels from the exponential fitting, is between the corresponding peak value and rest value during the entire test. It was an order of magnitude smaller than the average difference. These deviations were respectively σ≈0.003 s for the QT interval and σ≈0.03 s for the RR interval. According to FIG. 9 (Panels C and D), this type of small perturbation can increase and decrease earlier than 10 s when combined with a sudden heart rate change due to physiological fluctuations or discontinuities in exercise. is there. That time is 60 times shorter than the duration of one gradual (rising and falling) phase of the exercise protocol. Due to such significant differences between the gradual change in the QT / RR interval and the amplitude of the rapid heart rate variability and between the time constants, these functions can be achieved by a highly accurate function such as an appropriate smoothing exponential function. The variation over time can be averaged to fit the change in duration of the QT / RR protocol. A simultaneous fitting procedure (panels A and B) determines an algorithm that removes the time dependence of the parameters from both measured QT or RR datasets and considers the QT interval for each motion stage as a monotonic function. Make it possible.

冠動脈疾患の患者に有用な緩やかで低負荷、心拍数が低くまた準定常的なプロトコルに関しては、2001年12月26日に出願した同時出願の米国特許出願第10/036,005号の中で説明される   For a mild, low load, low heart rate and quasi-stationary protocol useful for patients with coronary artery disease, see co-pending US patent application Ser. No. 10 / 036,005 filed Dec. 26, 2001. Explained

[実施例10]
<心拍数が高い準定常的な運動プロトコルの説明>
図21〜図24は、冠動脈疾患の患者および冠動脈疾患でない患者に対するRR間隔データセットである。図25〜図26は、冠動脈疾患の患者および冠動脈疾患でない患者に対するヒステリシスループの形成を例証する。QTおよびRR間隔のデーターは、心拍数が所定の限界心拍数まで徐々に増加する段階の間および心拍数が徐々に減少する段階の間に各被験者から収集された。心拍数が徐々に減少する段階は、図示のように運動を減らす段階の後に続く。
[Example 10]
<Explanation of quasi-stationary exercise protocol with high heart rate>
FIGS. 21-24 are RR interval data sets for patients with and without coronary artery disease. FIGS. 25-26 illustrate the formation of hysteresis loops for patients with and without coronary artery disease. QT and RR interval data were collected from each subject during the phase in which the heart rate gradually increased to a predetermined limit heart rate and during the phase in which the heart rate gradually decreased. The step of gradually decreasing the heart rate follows the step of reducing exercise as shown.

図21は、最大仕事量が28W(ワット)の準定常的な急激な運動停止の前に、4.5分の仕事量を行った60才の冠動脈疾患のRR間隔のデーターセットである。図22は、図21と同じ冠動脈疾患の患者が4.5分の仕事量の準定常的な急激な運動停止をした後の、最初の1.5分の回復に対するRR間隔データセットである。心拍数の回復は、遅い9拍/分の準定常的な速度で行われる。図25は、QTおよびRRのデーターを用いて同じ患者に対するヒステリシスループの形成を示す。上パネルおよび下パネルは、それぞれ未加工データーおよび平滑化データーを示す。   FIG. 21 is a data set of the RR interval of a 60-year-old coronary artery disease in which 4.5 minutes of work was performed before a quasi-stationary sudden movement stop with a maximum work of 28 W (Watt). FIG. 22 is an RR interval data set for the first 1.5 minute recovery after a patient with the same coronary artery disease as in FIG. Heart rate recovery occurs at a quasi-stationary rate of 9 beats / minute. FIG. 25 shows the formation of a hysteresis loop for the same patient using QT and RR data. The upper and lower panels show raw data and smoothed data, respectively.

図23は、130Wの最大仕事量の後の2分の低い20Wの回復仕事量の後の運動をほぼ急に停止する前の14分の仕事量を行った後の、冠動脈疾患ではない50才の被験者に対するRR間隔データセットである。図24は、図23と同じ50才の被験者の、130Wの最大仕事量の後の2分の低い20Wの回復仕事量の後の運動をほぼ急に停止させた後の、最初の1.5分の回復期間に対するRR間隔データーセットである。心拍数の回復は、14拍/分の準定常的な心拍数によって特徴付けられる。図26は、QTおよびRRのデーターを用いて同じ患者に対するヒステリシスループの形成を示す。上パネルおよび下パネルは、それぞれ未加工データーおよび平滑化データーを示す。   FIG. 23 shows 50 years of age without coronary artery disease after 14 minutes of work before almost suddenly stopping exercise after 2W low recovery work of 2W after maximum work of 130W RR interval data set for subjects. FIG. 24 shows the first 1.5 after the 50-year-old subject, as in FIG. 23, stopped almost abruptly after a low 20W recovery work for 2 minutes after a maximum work of 130 W. RR interval data set for a recovery period of minutes. Heart rate recovery is characterized by a quasi-stationary heart rate of 14 beats / minute. FIG. 26 shows the formation of a hysteresis loop for the same patient using QT and RR data. The upper and lower panels show raw data and smoothed data, respectively.

両方の実験では、運動の急な停止(図21〜図22および図25)および運動の急な停止の後の2分の回復仕事量(図23〜図24および図26)が結果として準定常状態を発生させるような、十分に高い心拍数が実現された。図26の最大仕事量は図25のそれよりも4倍以上大きく、運動時間は約3倍長い。このため、図26の冠動脈疾患ではない患者が行った全運動の仕事量は、図25の冠動脈疾患の患者が行った運動よりも10倍以上大きい。仕事量の相違にもかかわらず、図25および図26の両方のQT/RRのヒステリシスループの面積の値はほぼ同じである。このことは、図25の患者の虚血の程度は図26の患者よりもはるかに高く、また典型的な冠動脈疾患の患者であることを示している。   In both experiments, a sudden stop in motion (FIGS. 21-22 and 25) and a recovery work of 2 minutes after a sudden stop in motion (FIGS. 23-24 and 26) resulted in a quasi-steady state. A sufficiently high heart rate was generated to generate a condition. The maximum work amount in FIG. 26 is four times larger than that in FIG. 25, and the exercise time is about three times longer. For this reason, the work amount of the total exercise performed by the patient who is not coronary artery disease of FIG. 26 is 10 times or more larger than the exercise performed by the patient of the coronary artery disease of FIG. Despite the differences in work, the area values of the QT / RR hysteresis loops in both FIGS. 25 and 26 are approximately the same. This indicates that the patient of FIG. 25 has a much higher degree of ischemia than the patient of FIG. 26 and is a patient with typical coronary artery disease.

上述の実験および実施例9の実験に基づいて、「準定常的な」運動(または刺激)プロトコルに対する定義は、定量的に規定することができる。すなわち、準定常的な運動(または刺激)プロトコルは、以下のような、心拍数または刺激を増加および減少させる2つの連続した段階(各段階の持続時間は3,5,8または10分以上)のことを指す。
1.各段階の持続時間は、平均したピーク負荷の心拍数の値(約120または130から150または160拍/分)と平均した休息の心拍数の値(約50または60から70または80拍/分)との間で運動を急に停止する間の心拍数を調整するための平均持続時間(約1分)よりもほぼ1桁(例えば、少なくとも約2,3,5,8または10倍)長い。
2.平滑で単調な(各段階に対して)フィッティングからの最初のQTまたはRR間隔のデータセットの二乗平均平方根の標準偏差は、準定常的なプロトコルによる運動全体の間に測定されたピークおよび休息のQT/RR間隔の値の間の差の平均よりも1桁(例えば、少なくとも約2,3,5,10倍)小さい。
前に(図10)示したように、緩やかな準定常的プロトコル自身により、急激な時間に依存する変動を測定されたQTまたはRR間隔のデータセットからかなり取り除くことが可能になる。その理由は、これらの変動の持続時間が短く、振幅が小さいためである。各段階に対応するそれぞれのQTまたはRR間隔のデータセットを時間の単調関数にフィッティングすることによって、それらの効果をさらに減少させることができる。その結果、各運動段階の間のフィッティングされたQT間隔の値は、準定常的に変化するRR間隔の値のほぼ単調で平滑な関数として示すことができる。(RR間隔,QT間隔)平面上に示されたこの関数は、形状、面積、および他の尺度が準定常的なプロトコルの細部にわずかしか依存しない、また図2に示したヒステリシスループに極めてよく似たループを生じる。一般のヒステリシスループと同様に、このループは心筋の電気伝導特性を主に示すと考えることができる。
Based on the experiment described above and the experiment of Example 9, the definition for a “quasi-stationary” motion (or stimulation) protocol can be defined quantitatively. That is, the quasi-stationary exercise (or stimulation) protocol is a series of two successive stages that increase and decrease heart rate or stimulation (the duration of each stage is 3, 5, 8, or 10 minutes or more) as follows: Refers to that.
1. The duration of each stage is the average peak load heart rate value (about 120 or 130 to 150 or 160 beats / minute) and the average resting heart rate value (about 50 or 60 to 70 or 80 beats / minute). ) And approximately an order of magnitude (eg, at least about 2, 3, 5, 8, or 10 times) longer than the average duration (about 1 minute) to adjust the heart rate while suddenly stopping exercise .
2. The root mean square standard deviation of the first QT or RR interval data set from a smooth, monotonous (for each stage) fit is the peak and rest One order of magnitude (eg, at least about 2, 3, 5, 10 times) less than the average difference between the values of the QT / RR interval.
As shown previously (FIG. 10), the gradual quasi-stationary protocol itself allows significant time-dependent fluctuations to be significantly removed from the measured QT or RR interval data set. The reason is that the duration of these fluctuations is short and the amplitude is small. By fitting the respective QT or RR interval data sets corresponding to each stage to a monotonic function of time, their effects can be further reduced. As a result, the fitted QT interval value between each motion stage can be shown as a nearly monotonic and smooth function of the quasi-stationary changing RR interval value. This function, shown on the (RR spacing, QT spacing) plane, is very well suited to the hysteresis loop shown in FIG. Create a similar loop. Similar to the general hysteresis loop, this loop can be thought of as primarily showing the electrical conduction characteristics of the myocardium.

運動に起因する虚血は、心臓の電気伝導の状態を変えることは周知である。特定の個人に運動に起因する虚血事象がある場合、準定常的なプロトコルの上昇および下降の段階に対応する2つの実験から得た複合の分散−回復曲線が異なり、独特の準定常的なヒステリシスループを形成することは予想することができる。準定常的なプロトコルに従って、QTおよびRR間隔の平均値の進展が、交感神経/副交感神経の制御およびホルモンの制御による過渡現象の速度と比較すると極めて遅く発生するので、ヒステリシスループは過渡現象の特性にはほとんど依存しない。その場合、そのようなヒステリシスにより、心臓の電気伝導における緩やかな虚血の運動に依存する変化に対して優れた測定を行うことができ、また一般に心臓の健康状態自身および心臓血管系の健康状態を反映することができる。   It is well known that exercise-induced ischemia changes the state of electrical conduction in the heart. If a particular individual has an ischemic event due to exercise, the combined dispersion-recovery curves obtained from the two experiments corresponding to the ascending and descending phases of the quasi-stationary protocol are different and have a unique quasi-stationary Forming a hysteresis loop can be expected. According to a quasi-stationary protocol, the hysteresis loop is a characteristic of the transient because the evolution of the mean value of the QT and RR intervals occurs very slowly compared to the speed of the transient due to sympathetic / parasympathetic and hormonal control. Hardly depends on. In that case, such hysteresis can provide excellent measurements for changes in the heart's electrical conduction that depend on slow ischemic movements, and generally the health of the heart itself and the health of the cardiovascular system. Can be reflected.

前掲のSarmaらもまた前掲のA. Krahnらも、QT間隔およびRR間隔の依存性に類似した、準定常的な依存性の収集に基づいた研究を報告していないことは、特に強調する必要がある。その理由は、両方の研究は実際には別の目的のために設計されたからである。それとは反対に、彼らは運動負荷のピークまたはピークの近くでの急激な運動停止を含む準定常的でない運動プロトコルに基づくことを意図していた。これらのプロトコルは、非定常的な交感神経副腎の過渡現象をかなり示す、異なる種類のQT/RR間隔のヒステリシスループを発生した(上記の図9を参照のこと)。従って、これらの従来技術の実施例は、心臓の電気伝導の分散および回復特性における緩やかな変化を特徴づけるデーターを含まなかったし、また含むことができなかったので、運動がもたらした虚血に帰することができる重要な表示を含まなかった。   It should be emphasized in particular that Sarma et al. And N. A. Krahn et al. Do not report studies based on collection of quasi-stationary dependencies similar to those of QT and RR intervals. There is. The reason is that both studies were actually designed for different purposes. On the other hand, they were intended to be based on a non-stationary exercise protocol involving a sudden movement stop at or near the peak of exercise load. These protocols generated different types of QT / RR interval hysteresis loops that were highly indicative of non-stationary sympathetic adrenal transients (see FIG. 9 above). Thus, these prior art embodiments did not include or could not include data characterizing gradual changes in the distribution and recovery characteristics of the heart's electrical conduction, thus preventing exercise-induced ischemia. It did not include any important indications that could be attributed.

[実施例10〜12]
[ステップ44〜45a,b(図4Aおよび図4B)のデーター処理]
以下の実施例は、図4Bに示した処理を実施するための種々の具体的な実施形態を説明する。ここでは、ステップ44Bおよび45Bで実行されたソフトウェアは、次の主なステップを行う。
(i)データーを平均化/フィルタ処理することにより、また指数関数または他の任意の適当な関数によりこれらの平均化されたデーターをフィッティングすることによって、十分に平滑な時間依存するQTおよびRRのデータセットを生成する。
(ii)同じ時刻に対応するRRおよびQTのデータセットの点を対に結合し、これにより、(TRR,TQT)平面またはコンピューターメモリ内の同様な面若しくはそのイメージ上で、心拍数が上昇および下降する段階(ブランチ)に対する平滑なQT/RR曲線を生成する。
(iii)QT/RR曲線の端部を閉じて、それらを閉鎖ループに変換し、面積Sまたは前記ループによって閉じ込められた領域の同様の大きさを決定し、この領域の大きさに基づいて被験者の心臓血管の健康状態の定量的な特性を提供する指数を計算する。
これら3つの主要なステップのそれぞれは、図11、図13および図15、図16で示し、後でより詳細に説明するそれぞれの方法で示すように、いくつかのサブステップから構成する。
[Examples 10 to 12]
[Data Processing in Steps 44 to 45a, b (FIGS. 4A and 4B)]
The following examples illustrate various specific embodiments for performing the process shown in FIG. 4B. Here, the software executed in steps 44B and 45B performs the following main steps.
(I) A sufficiently smooth time-dependent QT and RR by averaging / filtering the data and fitting these averaged data by an exponential function or any other suitable function. Generate a data set.
(Ii) Combine RR and QT data set points corresponding to the same time in pairs, so that the heart rate is on the (T RR , T QT ) plane or similar plane in computer memory or its image. Generate smooth QT / RR curves for the rising and falling stages (branches).
(Iii) Close the ends of the QT / RR curves, convert them to a closed loop, determine the area S or a similar size of the region confined by the loop, and subject based on the size of this region Calculate an index that provides quantitative characteristics of cardiovascular health.
Each of these three major steps is comprised of several sub-steps, as shown in FIGS. 11, 13 and 15, 16 and in each method described in more detail later.

[実施例11]
<移動平均、指数関数および多項式フィッティングを最適に統合する方法>
{1.未加工データーの平均化/フィルタ処理(図11のボックス1)}
未加工データーのセットは、2つのサブセット{ti RR,Ti RR},i=1,2,..,NRR−1および{ti QT,Ti QT},i=1,2,..,NQT−1から構成する。ここで、ti xおよびTi xは、i番目のサンプリング時刻およびそれぞれのRRまたはQT間隔の持続時間を示す(下付き文字xはRRまたはQTを表す)。表記を簡略化するために、下付き文字RRおよびQTを両方のサブサンプルに適用できる場合は、下付き文字を省略する。各データーポイントを2成分ベクトルui=(ti,Ti)として示すと便利である。この実施例におけるフィルタリング方法は、隣接するデーターポイントの移動平均からなる。隣接ポイントのセットに対する移動平均を、下付き文字が平均演算子(averaging operator)内に含まれるポイント数を示す角ブラケットで表示する。これにより、このサブステップにおける予備的なデーターのフィルタリングは、i=1,2,..,N−1に対して次の式によって説明される。

Figure 2005514098
ここで、Nは対応する(RRまたはQT)未加工データセット内のデーターポイントの数である。このため、RRおよびQT間隔の持続時間および対応するサンプリング時間のポイントは、それらの間の1対1の対応を維持するために同様に平均化される。この方法は、未加工データーの中に存在する高周波ノイズを取り除く。この予備平滑化は周波数領域の中でも説明され、別の方法では、適当なローパスフィルタ処理により実現することができる。この実施例に関係する全ての以下の処理は、平均化されたデーターポイント<ui2に対して行われる。また表記を容易にするために角ブラケットを省略する。 [Example 11]
<Method for optimal integration of moving average, exponential function and polynomial fitting>
{1. Averaging / filtering raw data (box 1 in FIG. 11)}
The raw data set consists of two subsets {t i RR , T i RR }, i = 1, 2,. . , N RR −1 and {t i QT , T i QT }, i = 1, 2,. . , N QT −1. Here, t i x and T i x indicate the i-th sampling time and the duration of each RR or QT interval (subscript x represents RR or QT). To simplify the notation, subscripts are omitted when subscripts RR and QT can be applied to both subsamples. It is convenient to show each data point as a two-component vector u i = (t i , T i ). The filtering method in this embodiment consists of a moving average of adjacent data points. The moving average for a set of adjacent points is displayed with square brackets indicating the number of points whose subscripts are contained within the averaging operator. Thus, the preliminary data filtering in this substep is i = 1, 2,. . , N−1 is described by the following equation.
Figure 2005514098
Where N is the number of data points in the corresponding (RR or QT) raw data set. Thus, the duration of the RR and QT intervals and the corresponding sampling time points are similarly averaged to maintain a one-to-one correspondence between them. This method removes high frequency noise present in the raw data. This pre-smoothing is also explained in the frequency domain, and in another way it can be realized by suitable low-pass filtering. All the following processing relating to this embodiment is performed on the averaged data point <u i > 2 . Also, square brackets are omitted for ease of notation.

{2.最小値のt−座標の予備的評価(図11のボックス2)}
このサブステップは、それぞれ最初に平均化されたRR間隔およびQT間隔データセットの最小値の時定数

Figure 2005514098
の予備的評価から構成する。このアルゴリズムはデーターセットを順次ソーティングして、RRまたはQT間隔のM個の最小値に対応するM個のデーターポイントを選択し、次に結果を平均する。(この実施例では、M=10である。)第1に、このアルゴリズムによって、最短の間隔
Figure 2005514098
に相当するu−ベクトル
Figure 2005514098
が明らかとなる。次に、このデーターポイントはデーターセット{ui}から除かれ、アルゴリズムは残りデータセットをソーティングして、最短の間隔
Figure 2005514098
に相当するu−ベクトル
Figure 2005514098
が再度明らかとなる。最小ポイントが再びデーターセットから除かれ、最短の間隔
Figure 2005514098
に相当するM番目のu−ベクトル
Figure 2005514098
が明らかとなるまで、ソーティングは何度も繰り返される。次に、アルゴリズムは全てのM個の対を平均し、下記の式として定義された平均最小時間座標
Figure 2005514098
を計算する。
Figure 2005514098
最後に、このアルゴリズムによって、
Figure 2005514098
に最も近いサンプリング時定数
Figure 2005514098
が決定される。このようにして、RRおよびQTデータセットに対して、それぞれ
Figure 2005514098
に到達する。 {2. Preliminary evaluation of minimum t-coordinate (box 2 in FIG. 11)}
This substep is the minimum time constant of the first averaged RR interval and QT interval data sets, respectively.
Figure 2005514098
Consists of preliminary evaluations. The algorithm sorts the data set sequentially, selects M data points corresponding to the M minimum values of the RR or QT interval, and then averages the results. (In this example, M = 10.) First, the algorithm provides the shortest spacing.
Figure 2005514098
U-vector corresponding to
Figure 2005514098
Becomes clear. This data point is then removed from the data set {u i } and the algorithm sorts the remaining data set to the shortest interval
Figure 2005514098
U-vector corresponding to
Figure 2005514098
Becomes clear again. The minimum point is removed from the data set again and the shortest interval
Figure 2005514098
Mth u-vector corresponding to
Figure 2005514098
Sorting is repeated many times until it becomes clear. The algorithm then averages all M pairs, and the average minimum time coordinate defined as
Figure 2005514098
Calculate
Figure 2005514098
Finally, this algorithm
Figure 2005514098
Sampling time constant closest to
Figure 2005514098
Is determined. Thus, for RR and QT data sets respectively
Figure 2005514098
To reach.

{3.予備最小値の座標の第1の補正(図11のボックス3)}
このサブステップでは、最小値座標

Figure 2005514098
に対する第1の補正を求める。アルゴリズムのこの部分は、下記の式の関数により最初にフィルタ処理されたデーターセット{ui}={ti,Ti}のT成分の反復する指数関数のフィッティングに基づく。
T(t)=Aexp[β|t−tm|] (式10.3)
ここで、tmは、前述のサブステップ(すなわち、RR間隔に対しては
Figure 2005514098
、QT間隔に対しては
Figure 2005514098
)において決定された対応する最小値の時刻である。フィッティングは、両方のブランチに対して定数Aおよびtmの値は同じで定数βの値は異なるu(t)の下降(t<tm)および上昇(t>tm)ブランチに対して別々に行われる。Aの初期値は、サブステップ2における予備評価、すなわち、
Figure 2005514098
(すなわち、RR間隔に対しては
Figure 2005514098
およびQT間隔に対しては
Figure 2005514098
)から得られる。各ブランチおよび各データーのサブセットに対する定数βの初期値は、対応するブランチ全体の式(10.3)によるフィッティングからの初期の二乗平均平方根の偏差σ=σ0が最小であるという要求事項から得られる。その後の各繰返しサイクルの中で、定数Aおよびβの新しい値が各ブランチに対して決定される。各繰返しサイクルの開始時に、定数Aが前のステップから取得され、βの値の数値が調整されて、偏差値σを最小にする。そのような反復は、平均二乗偏差σが小さくなっていく間は繰り返され、σが最小値σ=σminに達すると停止される。このサブステップの終了時に、このアルゴリズムは補正値Aおよびβ並びにσRR minおよびσQT minのそれぞれの値を出力する。 {3. First correction of preliminary minimum coordinate (box 3 in FIG. 11)}
In this substep, the minimum coordinate
Figure 2005514098
A first correction for is obtained. This part of the algorithm is based on an iterative exponential fitting of the T component of the data set {u i } = {t i , T i }, which was first filtered by the function of the following equation:
T (t) = Aexp [β | t−t m |] (Formula 10.3)
Where t m is the aforementioned sub-step (ie, for the RR interval)
Figure 2005514098
For QT interval
Figure 2005514098
) Is the corresponding minimum value time determined in (1). The fitting is done separately for the falling (t <t m ) and rising (t> t m ) branches of u (t) with the same values of constants A and tm but different values of constant β for both branches. Done. The initial value of A is a preliminary evaluation in sub-step 2, ie,
Figure 2005514098
(Ie, for RR interval
Figure 2005514098
And for QT interval
Figure 2005514098
) The initial value of the constant β for each branch and subset of data is obtained from the requirement that the initial root mean square deviation σ = σ 0 from the fitting according to equation (10.3) for the corresponding entire branch is minimal. It is done. During each subsequent iteration cycle, new values of constants A and β are determined for each branch. At the beginning of each iteration cycle, the constant A is obtained from the previous step and the numerical value of β is adjusted to minimize the deviation value σ. Such iteration is repeated while the mean square deviation σ decreases, and is stopped when σ reaches the minimum value σ = σ min . At the end of this substep, the algorithm outputs the correction values A and β and the values of σ RR min and σ QT min , respectively.

{4.予備平滑化曲線(図11のボックス4)}
このサブステップは、下記の式のように、各データーのサブセット{u}に対してp個の連続したポイントに対して一連の移動平均を計算するステップから構成する。

Figure 2005514098
量pを平均化窓の幅と呼ぶ。計算はpの様々な値に対して実行され、次にサブステップ3で決定されたパラメータA、tmおよびβの値を用いて、式(10.3)によるフィッティングからセット{ui p}={ti p,Ti p}の平均二乗偏差を最小にすることによって、平均化窓の幅の最適値p=mが求められる。データーセット(RRおよびQT)の各成分に対してこの方法を実行した後、予備的に平滑化されたデーターセット{ui m}={ti m,Ti m}に到達する。ここでは、以下の式が成立する。
Figure 2005514098
このようなデーターセットにおけるポイント数は、Nm=N−m+1である。ここで、Nはサブステップ1で初期のフィルタリングを行った後のデーターポイントの数である。 {4. Pre-smoothing curve (box 4 in FIG. 11)}
This sub-step consists of calculating a series of moving averages over p consecutive points for each data subset {u} as follows:
Figure 2005514098
The quantity p is called the width of the averaging window. The calculation is performed on various values of p, then using the values of parameters A, t m and β determined in sub-step 3, set from fitting according to equation (10.3) {u i p } By minimizing the mean square deviation of = {t i p , T i p }, the optimum value p = m of the width of the averaging window is obtained. After performing this method for each component of the data set (RR and QT), a pre-smoothed data set {u i m } = {t i m , T i m } is reached. Here, the following formula is established.
Figure 2005514098
The number of points in such a data set is N m = N−m + 1. Here, N is the number of data points after the initial filtering in substep 1.

{5.予備平滑化曲線の補正およびQTおよびRRの最小値およびその座標の第2の補正(図11のボックス5)}
このサブステップにおいて、数量T(RRまたはQT間隔)の最小値の近くの移動平均を再度定義する(より小さい平均化窓を使用)。このことは、その最小値近くの探求された(フィッティング)曲線T=T(t)の歪みを避けるために有用である。このアルゴリズムは、Ti

Figure 2005514098
との間に位置するように、最初に全てのデーターポイント{ti,Ti}を規定する。これらのデーターポイントは、下記のセットから上付き文字の値iを得る。
Figure 2005514098
{ti}(i∈I)の間で最も早い時刻および最も遅い時刻に対応する下付き文字の値を、i0∈Iおよびiq∈Iで表示する。従って、i0=min{I}およびiq=max{I}と設定する。ポイントの数をRRデーターについてはqRRで、QTデーターについてはqQTによりそのようなセットの中で表示して、平均化窓の幅qを2つの最小値q=min{qQT,qRR}として求める。ここで、最小値の近くのデーターポイントに対する移動平均を下記のように記載する。
Figure 2005514098
そのような修正された平均化は、下付き文字iがi0からiqにわたる全ての連続したデーターポイントuiに適用される。最終的な(平滑化された)データーセットは、i=1,2,..,i0−1に対して式(10.4)により定義された最初のi0−1個のデーターポイント、i=i0,i0+1,..,iqに対して式(10.7)により定義されたq個のデーターポイント、およびi=iq+1,iq+2,...,N−m+1に対して再度式(10.4)により定義されたN−iq−m個のポイントから構成する。この最終的なセット
Figure 2005514098
は、下記の式として示すことができる。
Figure 2005514098
サブステップ10.5の最後において、このアルゴリズムはQTおよびRR間隔の最終的な最小値および対応する時刻を決定する。アルゴリズムは、平滑化されたデーターセット(10.8)をソートし、
Figure 2005514098
の最小値に相当する
Figure 2005514098
を決定する。これは、下記の式として記載することができる。
Figure 2005514098
{5. Correction of pre-smoothing curve and second correction of minimum values of QT and RR and their coordinates (box 5 in FIG. 11)}
In this sub-step, we redefine the moving average near the minimum of the quantity T (RR or QT interval) (using a smaller averaging window). This is useful to avoid distortion of the sought (fitting) curve T = T (t) near its minimum value. This algorithm has T i
Figure 2005514098
First, all the data points {t i , T i } are defined so as to be between the two. These data points get the superscript value i from the following set:
Figure 2005514098
{T i} the value of subscript corresponding to the earliest time and latest time between (i∈I), displayed in i 0 ∈I and i q ∈I. Therefore, i 0 = min {I} and i q = max {I} are set. The number of points is indicated in such a set by q RR for RR data and q QT for QT data, and the averaging window width q is expressed as two minimum values q = min {q QT , q RR }. Here, the moving average for the data points near the minimum value is described as follows.
Figure 2005514098
Such a modified averaging is applied to all consecutive data points u i with subscript i ranging from i 0 to i q . The final (smoothed) data set is i = 1, 2,. . , I 0 −1, the first i 0 −1 data points defined by equation (10.4), i = i 0 , i 0 +1,. . , I q , q data points defined by equation (10.7), and i = i q +1, i q +2,. . . , N−m + 1, again, N−i q −m points defined by the equation (10.4). This final set
Figure 2005514098
Can be expressed as:
Figure 2005514098
At the end of substep 10.5, the algorithm determines the final minimum value of QT and RR intervals and the corresponding time. The algorithm sorts the smoothed data set (10.8)
Figure 2005514098
Corresponds to the minimum value of
Figure 2005514098
To decide. This can be described as:
Figure 2005514098

{6.最終的なフィッティングおよび最終的な平滑なQTおよびRR曲線(図11のボックス6)}
このサブステップでは、最終的な平滑なQTおよびRR曲線を示す関数のパラメータを発見する。先ず初めに、各データーセット

Figure 2005514098
は、それぞれ、下降
Figure 2005514098
および上昇
Figure 2005514098
ブランチに対応する2つのサブセット{ui -}および{ui +}に分割される。時間の原点を最小ポイント
Figure 2005514098
に移動し、下降ブランチの軸方向を変更する。これにより、これらの再定義された変数は、下記のように与えられる。
Figure 2005514098
最小ポイントが両方のブランチの中に含まれることに注意されたい。次に、各ブランチを下記の形式の4次多項式関数を用いてフィッティングすることによって、直線回帰を実行する。
T±(t±)=a±t±4+b±t±3+c±y±2+d (式10.11)
この関数はt±=0において最小値を有する必要があるため、直線項はこの方程式には含まれない。dの値は、下記の式で定義される。
Figure 2005514098
計算の都合上、変数u±はz±=T±−dに変換され、次に係数a±、b±およびc±が、下記のエラーの方程式を最小にする条件から決定される。
Figure 2005514098
この式では、総和が対応するブランチの全てのポイントにわたって実行される。このように、代表的な直線方程式の4つの同様なセット、すなわち2つのRRおよびQTデータセットの各u±ブランチに対して2つ、が得られる。これらの方程式の形式は、下記のようになる。
Figure 2005514098
全ての総和が、ブランチの全てのポイントにわたって実行される。ここで、QTおよびRR間隔の時間依存曲線を、下記のように示すことができる。
RR(t)=TRR -(t−tmin RR),t≦tmin RR (式10.15)
=TRR +(t−tmin RR),t≧tmin RR
および
QT(t)=TQT -(t−tmin QT),t≦tmin QT (式10.16)
=TQT +(t−tmin QT),t≧tmin QT
ここで、TRR±(t)およびTQT±(t)は、式(10.11)によって与えられた4次の多項式であり、tmin RRおよびtmin QTは式(10.9)によって定義された対応する最小値の時間座標である。このように、式(10.10)〜式(10.16)は、式(10.9)により定義された最小値を用いて、最終的な平滑なQTおよびRR曲線を決定する。 {6. Final fitting and final smooth QT and RR curves (box 6 in FIG. 11)}
In this substep, the parameters of the function showing the final smooth QT and RR curves are found. First of all, each data set
Figure 2005514098
Are descending respectively
Figure 2005514098
And rise
Figure 2005514098
It is divided into two subsets {u i } and {u i + } corresponding to the branches. Minimum point with time origin
Figure 2005514098
To change the axial direction of the descending branch. This gives these redefined variables as follows:
Figure 2005514098
Note that the minimum point is included in both branches. Next, linear regression is performed by fitting each branch with a quartic polynomial function of the form:
T ± (t ±) = a ± t ± 4 + b ± t ± 3 + c ± y ± 2 + d (Formula 10.11)
Since this function needs to have a minimum at t ± = 0, the linear term is not included in this equation. The value of d is defined by the following equation.
Figure 2005514098
For computational convenience, the variable u ± is converted to z ± = T ± −d, and then the coefficients a ±, b ±, and c ± are determined from the conditions that minimize the error equation below.
Figure 2005514098
In this equation, the summation is performed over all points of the corresponding branch. In this way, four similar sets of representative linear equations are obtained, two for each u ± branch of the two RR and QT data sets. The form of these equations is as follows:
Figure 2005514098
All sums are performed across all points in the branch. Here, the time-dependent curves of the QT and RR intervals can be shown as follows.
T RR (t) = T RR (t−t min RR ), t ≦ t min RR (Formula 10.15)
= T RR + (t−t min RR ), t ≧ t min RR
And T QT (t) = T QT (t−t min QT ), t ≦ t min QT (Formula 10.16)
= T QT + (t−t min QT ), t ≧ t min QT
Here, T RR ± (t) and T QT ± (t) are quartic polynomials given by equation (10.11), and t min RR and t min QT are obtained by equation (10.9). The corresponding minimum time coordinate defined. Thus, equations (10.10) to (10.16) determine the final smooth QT and RR curves using the minimum value defined by equation (10.9).

{7.最終的な平滑化ヒステリシスループ(図11のボックス7)}
このサブステップでは、ソフトウェアは始めに、稠密な(N+1)ポイントの時間グリッドτk=tstart+k(tend−tstart)/Nを生成する。ここで、k=0,1,2,..,N(この実施例ではN=1000)であり、tstartおよびtendは、それぞれ、測定の開始時および終了時の実際の時間の値である。次にこのサブステップは、グリッド上の4つの関数TRR±(τ−tmin RR)およびTQT±(τ−tmin QT)の値を計算する。これはそれぞれ、上昇(+)および下降(−)ブランチに対して、コンピューターのメモリ内に最終的な平滑化曲線(TRR±(τ−tmin RR),TQT±(τ−tmin QT))をパラメータ表示する。この方法は、時間を分析的に除去したものと計算上等価である。次にソフトウェアはまた、これらの平滑化曲線を(TRR,TQT)平面または(fRR,TQT)のような別の同様な平面上にプロットする。ここで、f=1/TRRは、瞬間的な心拍数である。最後にこのアルゴリズムは、下側(下降)ブランチの終点を上側(上昇)ブランチの始点と接続する閉鎖線を示すポイントのセットを曲線に加え、これにより、閉じたQT/RRヒステリシスループを生成する。
{8.QT/RRヒステリシスループにより囲まれた領域の測定(図11のボックス8)} このサブステップでは、QT/RRヒステリシスループ内部の領域の測定が、下記の積分を数値的に評価することによって計算される(上記の定義を参照のこと)。

Figure 2005514098
ここで、Ωは閉じたヒステリシスループによって形成された境界を有する(TRR,TQT)平面上の領域であり、ρ(TRR,TQT)は、負でない(重み)関数である。この実施例では、Sが領域Ωの面積と一致するようにρ(TRR,TQT)=1としたり、またはSが(f,TQT)平面上のヒステリシスループ内部の領域の微小な面積と一致するように、ρ=1/(TRR2と設定することができる。ここで、f=1/TRRは心拍数である。 {7. Final smoothing hysteresis loop (box 7 in FIG. 11)}
In this substep, the software first generates a dense (N + 1) point time grid τ k = t start + k (t end −t start ) / N. Here, k = 0, 1, 2,. . , N (N = 1000 in this example), t start and t end are actual time values at the start and end of the measurement, respectively. This sub-step then calculates the values of the four functions T RR ± (τ−t min RR ) and T QT ± (τ−t min QT ) on the grid. This corresponds to the final smoothing curves (T RR ± (τ−t min RR ), T QT ± (τ−t min QT ) in the computer's memory for the rising (+) and falling (−) branches, respectively. )) Is displayed as a parameter. This method is computationally equivalent to the analytical removal of time. The software then plots these smoothing curves on the (T RR , T QT ) plane or another similar plane such as (f RR , T QT ). Here, f = 1 / T RR is an instantaneous heart rate. Finally, the algorithm adds a set of points to the curve that connect the end of the lower (falling) branch to the start of the upper (rising) branch, thereby creating a closed QT / RR hysteresis loop. .
{8. Measurement of the area enclosed by the QT / RR hysteresis loop (box 8 in FIG. 11)} In this substep, the measurement of the area inside the QT / RR hysteresis loop is calculated by numerically evaluating the following integral: (See definition above).
Figure 2005514098
Here, Ω is a region on the (T RR , T QT ) plane having a boundary formed by a closed hysteresis loop, and ρ (T RR , T QT ) is a non-negative (weight) function. In this embodiment, ρ (T RR , T QT ) = 1 is set so that S matches the area of the region Ω, or S is a small area of the region inside the hysteresis loop on the (f, T QT ) plane. So that ρ = 1 / (T RR ) 2 . Here, f = 1 / T RR is the heart rate.

[実施例12]
<順次移動平均の方法>
{1.未加工データーの平均化/フィルタリング}
このサブステップ(10.1に類似している)は、式(10.4)による未加工データーの平均化(フィルタリング)からなる。これは、平均化窓の幅pの値の予備セットに対して実行される。
{2.最終的な移動平均による平滑化}
このサブステップは、下記のような前述したステップで求められたセット{ui p}により示される予備平滑化データーのその後の最終的な平滑化処理を含む。

Figure 2005514098
窓の幅mfは数の上で変化して、フィッティングの最適な平滑性および精度を実現する。最適に平均化されたデーターポイントは、対応する平面上に平滑な曲線を形成する(図12、図14)。 [Example 12]
<Sequential moving average method>
{1. Raw data averaging / filtering}
This substep (similar to 10.1) consists of the averaging (filtering) of the raw data according to equation (10.4). This is performed for a preliminary set of values of the averaging window width p.
{2. Smoothing with final moving average}
This sub-step includes the subsequent final smoothing of the pre-smoothed data indicated by the set {u i p } determined in the previous step as described below.
Figure 2005514098
The window width mf varies in number to achieve optimal smoothness and accuracy of the fitting. The optimally averaged data points form a smooth curve on the corresponding plane (FIGS. 12 and 14).

{3.QT/RRヒステリシスループ内部の領域の測定}
このサブステップの方法は、上記の実施例10のステップ8の中で定義されているものと同様である。
{3. Measurement of the area inside the QT / RR hysteresis loop}
The method of this sub-step is the same as that defined in Step 8 of Example 10 above.

[実施例13]
<最適化非線形変換の方法>
図15は、この非線形変換方法を含むデーター処理手順における主なステップを説明する。RRおよびQTデータセットに対する始めの3つの段階は極めて似ており、各々は結果として稠密な時間グリッド上で、フィッティングされた鳥状の曲線TRR=TRR(t)およびTQT=TQT(t)の計算を行う。両方の鳥状の曲線を計算すると、データー処理手順が実際に完了される。その理由は、適切な同期化の後に、これら2つの依存性はパラメータ的に閉鎖線と共に、(TRR,TQT)平面または同様の平面上に、探求されたヒステリシスループを示すからである。発明者らはQTおよびRR間隔のデーターセットに同様に適用できる一般的な用語でこれらの方法を説明し、またアルゴリズムの中に相違がある場合の特定の瞬間を示す。
[Example 13]
<Optimization nonlinear transformation method>
FIG. 15 illustrates the main steps in the data processing procedure including this nonlinear transformation method. The first three stages for the RR and QT datasets are very similar, each resulting in a fitted bird-shaped curve T RR = T RR (t) and T QT = T QT (on a dense time grid. t) is calculated. When both bird-shaped curves are calculated, the data processing procedure is actually completed. The reason for this is that after proper synchronization, these two dependencies, along with parametrically closed lines, show the sought hysteresis loop in the (T RR , T QT ) plane or similar plane. The inventors describe these methods in general terms that are equally applicable to QT and RR interval data sets, and indicate specific moments when there are differences in the algorithms.

{1.予備的なデーター処理段階}
[Tk},k=1,2,..,Nを測定されたRRまたはQT間隔の持続時間のセットとし、{tk}を対応する時刻のセットとすると、t1およびtNは記録全体の開始時刻および終了時刻(区間)になる。最初の3つの同様な段階(図15の段階1〜段階3)は、予備的段階、第2の非線形変換の段階、および計算段階である。これらの段階に対する一層詳細なデーターのフローチャートを、図16に示す。図16のボックス1〜ボックス7で示された予備段階は、従来のデーター処理方法の組み合わせであり、下記の処理を含む、すなわち、(1)データーセットの平滑化(平均化)、(2)最小値近傍の領域の決定、(3)この領域内のデーターへの二次放物線のフィッティング、(4)結果の整合性のチェック、(5)最小値のデーターの繰り込みおよびセンタリング、(6)運動領域外のデーター区間の切離し、および上昇および下降ブランチの分離、および最後に(7)最小値近傍のデーター区間のフィルタリング、の処理を含む。これらのステップをより詳細に説明する。
{1. Preliminary data processing stage}
[T k }, k = 1, 2,. . , N is the set of measured RR or QT interval durations and {t k } is the corresponding set of times, t 1 and t N are the start time and end time (section) of the entire recording. The first three similar steps (steps 1 to 3 in FIG. 15) are a preliminary step, a second nonlinear transformation step, and a calculation step. A more detailed data flow chart for these stages is shown in FIG. The preliminary stages shown in Box 1 to Box 7 of FIG. 16 are combinations of conventional data processing methods and include the following processes: (1) smoothing (averaging) the data set; (2) Determination of the area near the minimum value, (3) Fitting a secondary parabola to the data in this area, (4) Checking the consistency of the results, (5) Renormalization and centering of the minimum value data, (6) Motion It includes processing of separation of data sections outside the region, separation of rising and falling branches, and finally (7) filtering of data sections near the minimum value. These steps will be described in more detail.

図16のボックス1は移動平均を示し、またそれ自体は2つのステップを含む。第1は、移動平均手順のパラメータmの初期値を、下記の式で指定する。
m=max{γ(N/Nc),mmin} (式12.1)
ここで、r(x)はxに最も近い整数であり、Ncおよびmminの値は、データーポイントの数Nおよびデーター内のランダム変動の量(データー内のランダム成分の大きさ)に基づいて選択される。この実施例では、Nc=100およびmmin=3とした。mの値は後の段階で繰り返し再定義することができ、その選択についてはその時に説明する。次に、下記のような所定の平均化パラメータmを用いて、{ti}および{Ti}データセットに対して移動平均を計算する。

Figure 2005514098
mが一定であり不明確性が生じる恐れがない場合は、下付き文字mは以下では省略される。このアルゴリズムの次のステップは、放物線のフィッティングが行われる時間間隔(放物線フィッティング間隔)の初期決定である。このステップを、図16のボックス2の中で示す。一定の条件が満足されない場合は、このデーターのサブセットを後の段階で再定義できることに注意する。このアルゴリズムを現在実現するために、この領域を{ti,Ti RR}および{ti,Ti QT}のデーターセットに対して別々に定義した。データーセット{ti,Ti RR}に対して、初期の放物線のフィッティング区間が、i1とi2との間のiの全ての連続した値を有するデーター区間{ti,Ti RR}として定義される。ここで、i1=nmin−△mおよびi2=nmin+△mであり、整数のパラメータnminおよび△mは次のように定義される。数値nminは、平均化されたデーターセット{<ti>,<Ti>}上の最小値に最も近い時刻の本来のセットの中の時刻
Figure 2005514098
を決定する。換言すると、
Figure 2005514098
は、平均のRR間隔<Ti RR>の最小値に対応する平均時刻<tM>、すなわち、下記の条件により定義された下付き文字の値Mを有する時刻に最も近い。
Figure 2005514098
△mの値は、条件△m=2mによってmの値にリンクされる。△nとmとの間のリンクは、アルゴリズムが安定で一貫しているという要求事項から生ずる。この一貫性は、移動平均および二次フィッティングによって得られた曲線の最小値の位置はほぼ同じであったという要求事項である。他方、二次フィッティングは最小値の直ぐ近くの局所的なデーターのみを説明する目的で行われるため、mの値は十分に小さいことも重要である。 Box 1 of FIG. 16 shows the moving average and itself includes two steps. First, the initial value of the parameter m of the moving average procedure is specified by the following equation.
m = max {γ (N / N c ), mmin } (Formula 12.1)
Here, r (x) is an integer closest to x, the values of N c and m min are, based on the amount of random fluctuations in the number N and data of data points (the size of the random component of the data) Selected. In this example, N c = 100 and mmin = 3. The value of m can be redefined repeatedly at a later stage, the selection of which will be explained at that time. Next, a moving average is calculated for the {t i } and {T i } data sets using a predetermined averaging parameter m as follows:
Figure 2005514098
If m is constant and there is no risk of ambiguity, the subscript m is omitted below. The next step in this algorithm is the initial determination of the time interval (parabolic fitting interval) during which the parabola fitting is performed. This step is shown in box 2 of FIG. Note that this subset of data can be redefined at a later stage if certain conditions are not met. In order to currently implement this algorithm, this region was defined separately for the {t i , T i RR } and {t i , T i QT } data sets. For a data set {t i , T i RR }, a data interval {t i , T i RR } in which the initial parabolic fitting interval has all consecutive values of i between i 1 and i 2 . Is defined as Here, i 1 = n min −Δm and i 2 = n min + Δm, and the integer parameters n min and Δm are defined as follows. The number n min is the time in the original set of times closest to the minimum on the averaged data set {<t i >, <T i >}
Figure 2005514098
To decide. In other words,
Figure 2005514098
Is closest to the average time <t M > corresponding to the minimum value of the average RR interval <T i RR >, that is, the time having the subscript value M defined by the following conditions.
Figure 2005514098
The value of Δm is linked to the value of m by the condition Δm = 2m. The link between Δn and m arises from the requirement that the algorithm be stable and consistent. This consistency is a requirement that the position of the minimum of the curve obtained by moving average and quadratic fitting was approximately the same. On the other hand, it is also important that the value of m is sufficiently small since secondary fitting is done for the purpose of explaining only local data in the immediate vicinity of the minimum value.

データーセット{ti,Ti QT}に対しては、初期の放物線フィッティングの区間は、非平均化{Ti QT}データーセットの下部に属する全ての連続したポイントから構成するデーターのサブセットとして定義される。発明者らはこのようにi1を、下記のような第1の(最小の)数値iとして定義する。

Figure 2005514098
ここで、Rは、二次放物線を用いてフィッティングされるデーターの部分を決定するパラメータ0<R<1である。この計算では、R=1/8=0.125と設定して、間隔の持続時間の底部12.5%に相当するデーターポイントを放物線とフィッティングする。このため、下付き文字i1は、条件(式12.4)が満足されるようなiの第1の(最小の)値である。同様に、i2は、条件(式12.4)が満足されるようなiの最後の(最大の)値である。次に、初期のフィッティング領域が、以下の非平均化データーのサブセット{(ti,Ti QT):i=i1,i1+1,i1+2,..,i2}として定義される。この方法は、RRデーターセットの二次多項式フィッティングに対して初期のデーター区間を決定するために用いることもできる。 For the data set {t i , T i QT }, the initial parabolic fitting interval is defined as the subset of data consisting of all consecutive points belonging to the bottom of the non-averaged {T i QT } data set Is done. We the i 1 as this is defined as a first (minimum) numerical i as follows.
Figure 2005514098
Here, R is a parameter 0 <R <1 that determines a portion of data to be fitted using a secondary parabola. In this calculation, R = 1/8 = 0.125 is set, and a data point corresponding to the bottom 12.5% of the interval duration is fitted with a parabola. Thus, the subscript i 1 is the first (minimum) value of i that satisfies the condition (Equation 12.4). Similarly, i 2 is the last (maximum) value of i such that the condition (Equation 12.4) is satisfied. Next, the initial fitting region is the following subset of non-averaged data {(t i , T i QT ): i = i 1 , i 1 +1, i 1 +2,. . , I 2 }. This method can also be used to determine the initial data interval for quadratic polynomial fitting of the RR data set.

図12.2のボックス3で示す次のステップでは、データーが下記の式によって概ね示されるように、放物線によってこの領域のデーターを(各データーセットに対して)フィッティングする。

Figure 2005514098
これは、このデーターのサブセットに対して通常の直線回帰を用いて行われる。次のステップ(図16のボックス4)では、放物線が最小値を有するかどうか(すなわち、P1>0かどうか)をチェックする。この条件が満足される場合、放物線のフィッティング間隔に対する決定および放物線自身をフィッティングすることが完了する。満足されない場合は、図16のボックス1a〜ボックス3aで示すループに入る。第1のステップは、RR間隔データセットに対して用いられた上記の第2のステップに似ており、放物線のフィッティングに対して拡張された区間を定義する。このことは、図16のボックス1aに示すように式(12.2)に従って、mをm+1に置き換え、この新しいmの値を用いて△m=2mを再定義し、新しい平均化されたデーターセットを計算することによって行われる。これにより、nminの新しい値および並びにi1=nmin−△mおよびi2=nmin+△mの新しい値をmの新しい値で評価することができる(ボックス2a)。次に、放物線のフィッティングが再度行われ(ボックス3a)、放物線が最小値を有する条件P1>0が再びチェックされる。その条件が満足される場合、フィッティングの間隔および二次フィッティング係数を決定する手順が完了する。満足されない場合は、mをm+1で置き換えて、条件P1>0が満足されるまで何回も処理を繰り返す。この条件は、二次放物線の極値が実際に最小値であることを保証する。まさに運動プロトコルの設計により、平均の心拍数が負荷段階内のどこかで一定の最大値に到達し、これにより、対応する平均のRR間隔が最小になる。このことは、そのように定義されたデーター区間が存在し1つしかないこと、このため、二次放物線の係数がうまく定義されていることを保証する。要するに、発明者らは平均化されたデーターセットの最小値の周りに集中し、最小値(P1>0)を有する二次放物線を生成する最も短いデーター区間を用いる。 In the next step, indicated by box 3 in FIG. 12.2, the data in this region is fitted (for each data set) by a parabola, as the data is approximately represented by the following equation:
Figure 2005514098
This is done using normal linear regression on this subset of data. The next step (box 4 in FIG. 16) checks whether the parabola has a minimum value (ie, whether P 1 > 0). If this condition is satisfied, the determination for the parabola fitting interval and the fitting of the parabola itself is complete. If not satisfied, the loop shown by box 1a to box 3a in FIG. 16 is entered. The first step is similar to the second step used above for the RR interval data set and defines an extended interval for parabolic fitting. This replaces m with m + 1 according to equation (12.2) as shown in box 1a of FIG. 16, redefines Δm = 2m using this new value of m, This is done by calculating the set. This allows the new value of n min and the new value of i 1 = n min −Δm and i 2 = n min + Δm to be evaluated with the new value of m (box 2a). Next, parabola fitting is performed again (box 3a) and the condition P 1 > 0 with the parabola having the minimum value is checked again. If the condition is satisfied, the procedure for determining the fitting interval and the secondary fitting coefficient is completed. If not satisfied, m is replaced with m + 1, and the process is repeated many times until the condition P 1 > 0 is satisfied. This condition ensures that the extreme value of the secondary parabola is actually the minimum value. Exactly due to the design of the exercise protocol, the average heart rate reaches a certain maximum value somewhere in the load phase, which minimizes the corresponding average RR interval. This ensures that there is only one data interval so defined and, therefore, that the coefficients of the secondary parabola are well defined. In short, we use the shortest data interval that concentrates around the minimum of the averaged data set and produces a secondary parabola with the minimum (P 1 > 0).

放物線のフィッティングは、データー処理手順の2つの重要なパラメータ、すなわち、下記のような(t,T)平面上の最小値の位置(tmin,Tmin)を定義する。
min=−P2/2P1,Tmin=P3−P2 2/4P1 (式12.6)
本願の最終的なフィッティング曲線はポイント(tmin,Tmin)において最小値を常に通過すると共にその最小値を有しているという意味で、これらのパラメータは最終的なものである。座標(tmin,Tmin)はこのように、最終的な鳥状のフィッティング曲線のパラメータを構成する。最小値の縦座標Tminを見出すと、下記のようにTデーターのセットの繰り込みを行うことができる。
k=Tk/Tmin (式12.7)
発明者らはまた放物線の最小値tminの横座標を時間原点としてとらえ、データーポイントの時間成分を下記のように定義する。
i -=ti−tmin,ti≦0 (式12.8)
j +=tj−tmin,tj>0
これら2つのデーター変換を、図16のボックス5で示す。発明者らはまたデーターセットを、運動期間にいくつかの短い前後の間隔を加えたものにのみ限定する(ボックス5)。条件ti -≦0およびtj +>0は、上昇{ti -,Ti}および下降{tj +,Tj}ブランチをそれぞれ定義するため、対応するデーターポイントを容易に識別および分離することができる(ボックス6)。下降および上昇の負荷段階の持続時間をそれぞれtdおよびtaとすると、下降ブランチ上のポイントをti -<−tdで、上昇ブランチ上のポイントをtj +>taで切り離すことによって、元のセットを減少させることができる(図16のボックス6)。これにより、下降ブランチに対して下付き文字iの最小値i0、および上昇ブランチ上の下付き文字jの最大値jmaxが決定される。
Parabola fitting defines two important parameters of the data processing procedure: the minimum position (t min , T min ) on the (t, T) plane as follows.
t min = −P 2 / 2P 1 , T min = P 3 −P 2 2 / 4P 1 (Formula 12.6)
These parameters are final in the sense that the final fitting curve of the present application always passes and has the minimum value at the point (t min , T min ). The coordinates (t min , T min ) thus constitute the final bird-like fitting curve parameters. When the minimum value ordinate T min is found, the T data set can be transferred as follows.
y k = T k / T min (Formula 12.7)
The inventors also regard the abscissa of the parabolic minimum value tmin as the time origin, and define the time component of the data point as follows.
t i = t i −t min , t i ≦ 0 (formula 12.8)
t j + = t j −t min , t j > 0
These two data transformations are shown in box 5 of FIG. We also limit the data set to only the duration of exercise plus some short back and forth intervals (box 5). The conditions t i ≦ 0 and t j + > 0 define the rising {t i , T i } and falling {t j + , T j } branches, respectively, so that the corresponding data points are easily identified and separated. (Box 6). When lowering and rising of the load stage of duration and a t d and t a, respectively, the points on the descending branch t i - by separating at <-t d, the point on the rising branch t j +> at t a , The original set can be reduced (box 6 in FIG. 16). Thereby, the minimum value i 0 of the subscript i for the descending branch and the maximum value j max of the subscript j on the ascending branch are determined.

予備データー処理の最終段階は、条件付きソーティングである(ボックス7)。この条件付きソーティングは、全ての連続したポイントを、それらの少なくとも1つが放物線の最小値より下にくるように移動する。最小値より下にポイントを移動することは、非線形変換がyi≧1の場合のみ可能であるため必要である。最小値y=1より下の離れたポイントのみを除去することにより、データーの中にバイアスが作られる。このため、最小値近傍のデーターの全ての区間を除去する必要がある。しかしながら、式(12.6)により(tmin,Tmin)を決定する上記の二次フィルタリング処理の中で、これらのポイントはすでに考慮されていることを思い出す必要がある。 The final stage of the preliminary data processing is conditional sorting (box 7). This conditional sorting moves all consecutive points so that at least one of them is below the parabolic minimum. It is necessary to move the point below the minimum value because a non-linear transformation is possible only when y i ≧ 1. By removing only the distant points below the minimum value y = 1, a bias is created in the data. For this reason, it is necessary to remove all sections of data near the minimum value. However, it should be recalled that these points have already been taken into account in the above-mentioned secondary filtering process that determines (t min , T min ) according to equation (12.6).

このため、予備データー処理は、負荷を下降および上昇させる段階に対応する2つのデーターセットを結果として生ずる。下降データーセットは、連続した対(ti -,yi)≡(ti -,yi -),i=i0,i0+1,i0+2,..,imaxのセットとして定義される。ここで、imaxは、条件yi≧1をなおも満足する最大の下付き文字i値として条件付きソーティングによって決定される。同様に、上昇データーセットは、連続した対(ti +,yi)≡(ti +,yi +),j=jmin,j0+1,j0+2,..,jmaxのセットとして定義される。ここで、jminは、条件yj≧1が全てのその後のjに対して満足される位置から始まる上昇ブランチ上の第1の下付き文字j値として条件付きソーティングによって決定される。 Thus, preliminary data processing results in two data sets corresponding to the steps of lowering and increasing the load. The descending data set consists of consecutive pairs (t i , y i ) ≡ (t i , y i ), i = i 0 , i 0 +1, i 0 +2,. . , I max . Here, i max is determined by conditional sorting as the maximum subscript i value that still satisfies the condition y i ≧ 1. Similarly, the ascending data set consists of consecutive pairs (t i + , y i ) ≡ (t i + , y i + ), j = j min , j 0 +1, j 0 +2,. . , J max . Here, j min is determined by conditional sorting as the first subscript j value on the rising branch starting from a position where the condition y j ≧ 1 is satisfied for all subsequent j.

{2.第2のデーター処理}
第2の段階では、発明者らは、2つの連続した最適な非線形変換による非線形回帰の根本的に新しい方法を導入する。この方法の考えは、各ブランチに対して従属変数および独立変数y=f(u)およびu=φ(t)のいくつかのパラメータに依存する2つの適切な非線形変換を導入し、またこれらの変換の成分f(φ(ti))がyiに対する近似値を提供するような方法で、パラメータの値を選択することである。(ti -,yi -)および(ti +,yi +)を、運動の間にRRまたはQT間隔の動力学を示す下降および上昇ブランチに対応する、切断、条件付きソート、および正規化されたデーターセットとする。非線形変換y⇒uは、下記の平滑関数により定義される。
y=fγ(u) (式12.9)
この平滑関数は、u=1において単位最小値(unit minimum)を有するため、fγ(1)=1,fγ’(1)=0であり、fγ(u)は、u≧1の場合は単調増加し、u≦0の場合は単調減少する。下付き文字yは、離散または連続したパラメータのセットを表し、そのような関数の特定の選択を示す。fγ-(u)によりfγ(u)の単調減少ブランチを示し、fγ+(u)によって単調増加ブランチを示すとする。すると、下記のように記載することができる。
fγ(u)=fγ-(u)、u≦1の場合 (式12.10)
fγ(u)=fγ+(u)、u≧1の場合
u=gγ+(y)およびu=gγ-(y)を、fγ(u)のそれぞれのブランチに対する逆関数とする。関数gγ+(y)およびfγ+(u)は単調増加し、一方関数gγ-(y)およびfγ-(u)は単調減少する。{ti,yi -}をデーターセットの減少区間、すなわち、ti<tminに対するデーターを示し、{ti,yi +}をデーターセットの上昇区間、すなわち、ti>tminに対するデーターを示すとする。下記の変換は
uγ,i -=gγ-(yi -) (式12.11)
単調減少(平均で)データセット{ti,yi -}を、下記の式のように、単調増加データセットにマッピングする。
{ti,yi -}⇒{ti,gγ-(yi -)}≡{ti,uγ,i -} (式12.12)
さらに、元データセットの平均勾配は、tiがtminに近付くにつれて減少し、最小値で最後には消滅する。対照的に、変換されたデーターセットの平均勾配は、t=tminにおいて常にゼロにはならない。同様に、下記の変換は
uγ,j +=gγ+(yj +) (式12.13)
単調増加(平均で)データセット{ti,yi +}を、下記の式のように、単調増加データセットにマッピングする。
{tj,yj +}⇒{tj,gγ+(yj +)}≡{tj,uγ,j +} (式12.14)
この実施例では、発明者らは非線形y−変換の2つの特定の選択に対応する2つの値γ=1およびγ=2を取る離散パラメータγを用いる。第1の場合(γ=1)は、下記の式により説明される。

Figure 2005514098
第2の場合γ=2は、下記の式により説明される。
Figure 2005514098
両方の関数は、u=1で最小値y=1になる。連続パラメータγ>0に依存するそのような関数の実施例は、下記により与えられる。
fγ(u)=Aγ(1/(γ2+bγu)+γ2bγu/(γ2bγu+1)),
bγ≡1+γ+1/γ (式12.17)
パラメータbγは、fγ(u)がu=1で最小値を有する条件から決定され、係数Aγは条件fγ(1)=1によって決定され、下記の式を生成する。
Aγ=(γ3+γ2+γ+1)/(γ3+γ2+2γ) (式12.18)
下記の数値の例では、発明者らは2つの値1および2を取るγを有する離散パラメータの事例を用いる。元のセットおよび変換されたセットを、図17(RR間隔)および図18(QT間隔)で示す。両方の図面のパネルAは、(t,T)平面上の元データセットを示し、パネルBおよびパネルCは、それぞれγ=1およびγ=2に対する(t,u)平面上の変換されたセットを示す。パネルAおよびパネルC上の放物線の最小値を、円で囲ったアスタリスクで示す。元のデーターポイントは、単調でない曲線(平均曲線)の近くに集中している。変換された平面上のデーターポイントは、単調に増加する(平均)曲線の周りに集中する。その上、図面は、変換がゼロから最後のゼロでない値までのt=tminの近傍で、平均曲線の勾配を変化することを示している。(t−tmin,u)平面上では、放物線の最小値に対応するポイントは(0,1)である。このポイントも、図17および図18のパネルBおよびパネルC上で、円で囲ったアスタリスクによってマークされる。 {2. Second data processing}
In the second stage, the inventors introduce a radically new method of nonlinear regression with two consecutive optimal nonlinear transformations. The idea of this method introduces two appropriate non-linear transformations that depend on several parameters of the dependent and independent variables y = f (u) and u = φ (t) for each branch, and these Selecting the value of the parameter in such a way that the component f (φ (t i )) of the transformation provides an approximation to y i . Let (t i , y i ) and (t i + , y i + ) be cut, conditional sort, and normal corresponding to the descending and rising branches that show the dynamics of the RR or QT interval during the exercise Data set. The non-linear transformation y⇒u is defined by the following smoothing function.
y = fγ (u) (Formula 12.9)
Since this smoothing function has a unit minimum at u = 1, fγ (1) = 1, fγ ′ (1) = 0, and fγ (u) is monotonous when u ≧ 1. It increases and decreases monotonously when u ≦ 0. The subscript y represents a discrete or continuous set of parameters and indicates a particular selection of such a function. Let fγ (u) denote a monotonically decreasing branch of fγ (u), and fγ + (u) denote a monotonically increasing branch. Then, it can be described as follows.
fγ (u) = fγ (u), when u ≦ 1 (Formula 12.10)
fγ (u) = fγ + ( u), the case of u ≧ 1 u = gγ + ( y) and u = G.gamma - a (y), and inverse function for each branch of fγ (u). Function gγ + (y) and fγ + (u) monotonically increasing, whereas the function gγ - (y) and fγ - (u) is monotonically decreasing. {T i , y i } denotes the data set decrease interval, ie, data for t i <t min , and {t i , y i + } denotes the data set rise interval, ie, t i > t min Let's show the data. The following transformation is uγ , i = gγ (y i ) (Formula 12.11)
The monotonically decreasing (on average) data set {t i , y i } is mapped to the monotonically increasing data set as:
{T i , y i } => {t i , g γ (y i )} ≡ {t i , u γ , i } (Formula 12.12)
Moreover, the average slope of the original data set, decreases as t i approaches t min, finally disappears at a minimum value. In contrast, the average slope of the transformed data set is not always zero at t = t min . Similarly, the following transformation is expressed as uγ , j + = gγ + (y j + ) (Equation 12.13)
The monotonically increasing (on average) data set {t i , y i + } is mapped to the monotonically increasing data set as follows:
{T j , y j + } ⇒ {t j , g γ + (y j + )} ≡ {t j , u γ , j + } (Formula 12.14)
In this embodiment, we use a discrete parameter γ that takes two values γ = 1 and γ = 2 corresponding to two specific choices of nonlinear y-transform. The first case (γ = 1) is described by the following equation.
Figure 2005514098
The second case γ = 2 is described by the following equation.
Figure 2005514098
Both functions have a minimum value y = 1 at u = 1. An example of such a function depending on the continuous parameter γ> 0 is given by
fγ (u) = Aγ (1 / (γ 2 + bγu) + γ 2 bγu / (γ 2 bγu + 1)),
bγ≡1 + γ + 1 / γ (formula 12.17)
The parameter bγ is determined from the condition in which fγ (u) has a minimum value when u = 1, and the coefficient Aγ is determined by the condition fγ (1) = 1 to generate the following equation.
Aγ = (γ 3 + γ 2 + γ + 1) / (γ 3 + γ 2 + 2γ) (formula 12.18)
In the numerical example below, we use the discrete parameter case with γ taking two values 1 and 2. The original and transformed sets are shown in FIG. 17 (RR interval) and FIG. 18 (QT interval). Panel A in both drawings shows the original data set on the (t, T) plane, and panel B and panel C are transformed sets on the (t, u) plane for γ = 1 and γ = 2, respectively. Indicates. The minimum parabola on panels A and C is indicated by an asterisk enclosed in a circle. The original data points are concentrated near a non-monotonic curve (average curve). Data points on the transformed plane are concentrated around a monotonically increasing (average) curve. Moreover, the drawing shows that the transformation changes the slope of the average curve in the vicinity of t = t min from zero to the last non-zero value. On the (t−t min , u) plane, the point corresponding to the minimum value of the parabola is (0, 1). This point is also marked by a circled asterisk on panels B and C of FIGS.

一対の新しい時間変数τ-およびτ+を、それぞれ下降および上昇ブランチに対して導入する。発明者らはそれらを、下記のようにフィッティングされた放物線およびセットの最小値の横座標から数えてみる。
τi -=tmin−ti, ti≦tmin, i=1,2,..,I- (式12.19)
τj +=tj−tmin, tj≧tmin, j=1,2,..,J+
ここで、I-およびJ+は、それぞれ下降および上昇ブランチ上のデーターポイントの数である。同時に式(12.19)の第1のラインにより与えられた時間反転を用いて、下記のように下降ブランチの座標に対して別の変換を行う場合は、(従来のように)下降ブランチを上昇ブランチと正確に同じ方法で取り扱うことができる。
νk=1−uk - (式12.20)
これらの変数では、両方のブランチ(τi -,νi)および(τj +,uj +)は単調に増加し、両者がゼロでない勾配を有しまた同様の動き(凸状)をする同じポイント(τ=0,u=1)から開始する。
A pair of new time variables τ - and τ + are introduced for the descending and rising branches, respectively. The inventors count them from the parabola fitted and the abscissa of the set minimum as follows.
τ i = t min −t i , t i ≦ t min , i = 1, 2,. . , I (Formula 12.19)
τ j + = t j −t min , t j ≧ t min , j = 1, 2,. . , J +
Where I and J + are the number of data points on the descending and ascending branches, respectively. At the same time, using the time reversal given by the first line of equation (12.19) to perform another transformation on the coordinates of the descending branch as follows: It can be handled in exactly the same way as the rising branch.
ν k = 1−u k (formula 12.20)
In these variables, both branches (τ i , ν i ) and (τ j + , u j + ) increase monotonically, both have a non-zero slope and behave similarly (convex) Start from the same point (τ = 0, u = 1).

両方のブランチが正確に同じ方法で処理されるため、発明者らは表記を単純化し、上付き文字±を一時的に省略し、また対(τi -,νi)または(τj +,uj +)のいくつかを(τk,uk)と書くことにする。発明者らはデーターセット{uk}を{φ(α,β,τk)}でフィッティングし、これにより、{uk}は下記のように表される。

Figure 2005514098
ここで、関数φはKに直線的に依存し、下記のように定義される。
φ(α,β,K,τ)≡1+Kζ(α,β,t) (式12.22)
ここで、
ζ(α,β,τ)=α/β(1+τ/α)β β>0の場合 (式12.23)
=s≡αln(1+τ/α) β=0の場合
=α/(1+β)[(1+s/α)1+β−1] −1≦β<0の場合
関数ζ(α,β,τ)のファミリーを、15のパラメータの値βに対して図19に示す。パラメータαは、平面(τ/α,ε/α)上にこの関数をプロットすることによって完全に外される。関数ζ(α,β,τ)は全ての3つの変数の中で連続であり、固定されたαおよびβにおいてτの関数として、τ=0,ζ’(α,β,0)=1において単位勾配(unit slope)を有する。このため、τ→0において、関数ζは、αおよびβから独立した極めて単純な動作ζ〜τを示す(そのような動作の過程の領域の尺度は、αおよびβに依存する)。関数ζは次のような重要な特徴を有する、すなわち、βがポイントβ=0を通過するとき、τ→∞におけるその漸近動作は、β>0におけるパワー関数ζ〜τβから、β=0におけるζ〜ln(τ)を通り、−1<β<0の場合の対数のパワー関数ζ〜ln1+β(τ)まで連続的に変化する。β→−1の場合、ζの動作はもう一度変化し、ζ〜ln(ln(τ))になる。β<1の場合、このファミリーの任意の関数の凸性は同じである。 Since both branches are processed in exactly the same way, we simplify the notation, temporarily omit the superscript ±, and also pair (τ i , ν i ) or (τ j + , Some of u j + ) are written as (τ k , u k ). The inventors fit the data set {u k } with {φ (α, β, τ k )}, whereby {u k } is expressed as follows.
Figure 2005514098
Here, the function φ depends linearly on K and is defined as follows.
φ (α, β, K, τ) ≡1 + Kζ (α, β, t) (Formula 12.22)
here,
When ζ (α, β, τ) = α / β (1 + τ / α) β β> 0 (Formula 12.23)
= S≡αln (1 + τ / α) When β = 0
= Α / (1 + β) [(1 + s / α) 1+ β-1] -1 ≦ β <0 when the function ζ (α, β, τ) family of FIG relative value beta of 15 parameters 19 Shown in The parameter α is completely removed by plotting this function on the plane (τ / α, ε / α). The function ζ (α, β, τ) is continuous among all three variables, and as a function of τ at fixed α and β, at τ = 0, ζ ′ (α, β, 0) = 1 It has a unit slope. Thus, at τ → 0, the function ζ exhibits a very simple motion ζ˜τ that is independent of α and β (the scale of the region of the process of such motion depends on α and β). The function ζ has the following important features: when β passes through the point β = 0, its asymptotic behavior at τ → ∞ is from the power functions ζ˜τβ at β> 0, and at β = 0 It passes through ζ to ln (τ) and continuously varies from the logarithmic power function ζ to ln 1+ β (τ) when −1 <β <0. In the case of β → −1, the operation of ζ changes once more and becomes ζ˜ln (ln (τ)). If β <1, the convexity of any function in this family is the same.

発明者らは、所定のαおよびβの対に対する要求事項、式(式12.22)および式(式12.23)を用いるαおよびβによってパラメータKが、ポイント(τ=0,u=1)の一定の近傍のu空間内で最適なデーターのフィッティングを保証することを明白に表明する。K1をフィッティングが必要なポイントの数とする。このとき、対応する二次エラーは、下記のように記載することができるK、αおよびβの関数である。

Figure 2005514098
また、その最小値についての要求事項は、Kに対して下記の式を直接発生する。
Figure 2005514098
これらの計算において、発明者らは、u=1とu=1+0.4(umax−1)との間のuの値を有する全ての隣接するポイントを含むようなK1値を用いる。発明者らはこのように、フィッティング手順におけるフィッティングパラメータの数を、2つの連続パラメータαおよびβと1つの離散パラメータγとに減少させた。このため、フィッティング関数は下記のようになる。
Figure 2005514098
パラメータα、βおよびK(およびγ)の値は、この場合、下記のy空間におけるフィッティングエラーが最小になる条件によって直接決定される。
Figure 2005514098
式(12.27)の合計は、1および2に等しいγに対するグリッド(α,β)値上で数値的に評価される。次に、εγ(Y)を最小値にするα、βおよびγの値が、数値試験により発見される。次に、発見された最小値の近傍のより細かいグリッド上で、計算を繰り返すことができる。
上昇ブランチに対するパラメータαmin、βminおよびγminを求めると、発明者らは稠密なtグリッド{ts,s=1,2,..,N}を生成し、下記のような間隔の持続時間の対応する値を計算する。
Figure 2005514098
下降ブランチの同様の稠密な表示は、正確に同じ方法で計算することができる。結果として生ずる鳥状の曲線を、図20のパネルAおよびパネルCに示す。実際の絶対エラーおよび相対エラーは、見出しの中で示される。左手側のパネルBおよびパネルDは、それぞれがパネルAおよびパネルCで示した曲線から結果として生じた、2つの異なる表示のヒステリシス曲線を示す。次に、ヒステリシスループおよびその大きさのその後の計算が、式(10.17)によって実施例11の中で説明されるように実行される。 The inventors require that for a given α and β pair, α and β using equations (Equation 12.22) and equation (Equation 12.23), the parameter K is the point (τ = 0, u = 1 ) Expressly asserts that optimal data fitting is guaranteed within a certain nearby u-space. Let K1 be the number of points that require fitting. The corresponding secondary error is then a function of K, α and β that can be described as follows:
Figure 2005514098
Also, the requirement for the minimum value directly generates the following equation for K:
Figure 2005514098
In these calculations, we use a K1 value that includes all adjacent points with a value of u between u = 1 and u = 1 + 0.4 (u max −1). The inventors thus reduced the number of fitting parameters in the fitting procedure to two continuous parameters α and β and one discrete parameter γ. For this reason, the fitting function is as follows.
Figure 2005514098
The values of the parameters α, β and K (and γ) are directly determined in this case by the following conditions that minimize the fitting error in the y space.
Figure 2005514098
The sum of equation (12.27) is evaluated numerically on the grid (α, β) values for γ equal to 1 and 2. Next, the values of α, β, and γ that minimize εγ (Y) are found by numerical tests. The calculation can then be repeated on a finer grid in the vicinity of the found minimum.
Having determined the parameters α min , β min, and γ min for the rising branch, we have a dense t-grid {t s , s = 1,2,. . , N} and calculate the corresponding value of the duration of the interval as follows:
Figure 2005514098
A similar dense representation of the descending branch can be calculated in exactly the same way. The resulting bird-like curve is shown in panels A and C of FIG. Actual absolute and relative errors are indicated in the heading. Panel B and Panel D on the left hand side show two different display hysteresis curves resulting from the curves shown in Panel A and Panel C, respectively. Next, the hysteresis loop and subsequent calculation of its magnitude is performed as described in Example 11 by equation (10.17).

[実施例14]
<実施例10〜12の手順によるRRヒステリシスループの作成>
平面(QT間隔対RR間隔)または同等の平面上にヒステリシスループを生成する手順に加えて、RR間隔対運動の仕事量の持続時間の別個のヒステリシスを導入および評価することができる。この運動の仕事量は、運動を上昇および下降させる段階の間に往復で徐々に変化する。RRヒステリシスは、単に1つのRRデーターセット{tRR i,TRR i}の分析に基づいて、異なる平面上のループとして表示することができる。例えば、そのようなループを(τi,TRR i)平面上に表示することができる。ここで、τi=|tRR i−tmin|であり、tminは運動負荷のピークまたは最大負荷の期間の中心に対応する時刻である。このことは、実施例10〜12の中で説明した数値技術に基づいて決定することができる。RRループを、(W(tRR i),TRR i)または(τi,(TRR i-1)平面上に導入することもできる。ここで、W(tRR i)は運動段階に対して変化する仕事量である、すなわち、時間および(TRR i-1は心拍数を示す。
[Example 14]
<Creation of RR hysteresis loop by procedures of Examples 10-12>
In addition to the procedure of creating a hysteresis loop on a plane (QT interval vs. RR interval) or equivalent plane, a separate hysteresis of the duration of work of RR interval vs. motion can be introduced and evaluated. The work of this exercise gradually changes in a reciprocating manner during the steps of raising and lowering the exercise. The RR hysteresis can be displayed as a loop on different planes based solely on the analysis of one RR data set {t RR i , T RR i }. For example, such a loop can be displayed on the (τ i , T RR i ) plane. Here, τ i = | t RR i −t min |, where t min is the time corresponding to the peak of the exercise load or the center of the maximum load period. This can be determined based on the numerical techniques described in Examples 10-12. The RR loop can also be introduced on the (W (t RR i ), T RR i ) or (τ i , (T RR i ) −1 ) plane. Here, W (t RR i ) is a work amount that changes with respect to the exercise stage, that is, time and (T RR i ) −1 indicate the heart rate.

実施例11(または実施例11または12の他のいずれか)からの数値技術を適用するためには、これらの実施例の中で説明された同じ計算段階を基本的に繰り返すことになる。しかしながら、両方のQT−{tQT i,TQT i}およびRR−{tRR i,TRR i}間隔データセットを検討する代わりに、1つのRRデーターセットのみが、ヒステリシスループを作成するために、説明された段階の全シーケンスにわたって数値的に処理される。この場合、変数τi,(TRR i-1またはW(tRR i)は、第1のTRR i変数と共に、RRヒステリシス平面を形成する第2の別の成分の役割を演ずる。 In order to apply the numerical technique from Example 11 (or any other of Example 11 or 12), the same computational steps described in these examples will be essentially repeated. However, both QT- {t QT i, T QT i} and RR- {t RR i, T RR i} instead of considering the interval data sets, only one RR data sets, to create a hysteresis loop Are processed numerically over the entire sequence of steps described. In this case, the variable τ i , (T RR i ) −1 or W (t RR i ), together with the first T RR i variable, plays the role of a second separate component forming the RR hysteresis plane.

前述の実施例は本発明を説明するものであり、それを限定するものと解釈してはならない。本発明は以下に記載する特許請求の範囲によって定義され、特許請求の範囲と等価なものはその中に含まれる。   The foregoing examples are illustrative of the invention and are not to be construed as limiting. The present invention is defined by the following claims, and equivalents of the claims are included therein.

心筋内のその体積上に合計された活動電位および人の体表面上で記録された発生した心電図(ECG)の概略図である。 周期的興奮の簡略化した数学モデルの中で用いられる数式を示す図である。 周期的な興奮波を示す図である。(簡略化した数学モデルを用いてコンピューターにより生成された活動電位uおよび瞬間しきい値vを示す。これらの数式は、図2Aに記載されている。) 媒体の興奮しきい値の4つの値に対応する4つの合成の分散−回復曲線のファミリーを示す図である。 本発明による方法を実行する装置のブロック図である。 本発明のデーター収集および分析用の処理ステップのブロック図である。 本発明のデーター収集および分析用の処理ステップの別のブロック図である。 合成の分散−回復曲線面上にプロットした、二人の健康な男性(23才、太い線および47才、細い線)の被験者に対する実験から得たQT間隔対RR間隔のヒステリシスループを示す図である。 二人の男性被験者のQT−RR間隔のヒステリシスの例を示す図である。一方は従来のECGのSTセグメントの降下があり(細い線)、他方は試験の12年前に心筋梗塞の病歴がある(太い線)。これらの曲線の生成については、以下の明細書の中で一層詳細に説明する。 本発明の感度を説明すると共に、男性被験者に対するQT−RR間隔のヒステリシスループを示す図である。第1のループ(太い線)は、従来のECG上にSTセグメントの降下が観察された間の初期試験に対応し、細い線で示した第2のループは、定期的な運動周期の後に測定された。 ヒステリシスループの領域の正規化された尺度の特定の例に基づいた、心臓虚血の比較分析を説明する図である。<CII> = (CII -CIImin)/(CIImax - CIImin)(「CII」は「心臓虚血指数」を意味する)。O1,X1およびY1は、被験者のデーターを示す。Xiは、一連の試験(昼/夜試験、走行/歩行、試験の間隔は約2ヶ月)の中で一人の被験者から収集したデーター(0.28〜0.35)を示し、運動のピーク心拍数は120から135の範囲である。Yiは、一連の試験(走行/歩行、定期的な運動段階の周期の前後の試験の間隔は6週間)の中で一人の被験者から収集したデーター(0.46〜0.86)を示し、運動のピーク心拍数は122から146の範囲である。黒のバーは、従来のST降下法が心臓虚血を検出しない区域(<CII>が0.70未満)を示す。従来の方法は、高い白のバー(Y2,Y3,O7:<CII>が0.70より大きい)で示した極めて狭い範囲内でのみ心臓虚血を検出することができる。 運動の急な停止(すなわち、休息段階の急な開始)に対して、QTおよびRR間隔に対する一般的な末梢神経系およびホルモンによる急速な制御調整を示す図である。 心臓刺激を徐々に増加および徐々に減少させる間に測定された、一般的な遅い(準定常的な)QTおよびRR間隔の調整を示す図である。 移動平均、指数関数および多項式のフィッティングの連結を最適にする方法によるデーター処理のブロック図を示す図である(実施例11、ステップ1〜8)。 実施例11のステップ1から8全体にわたる処理の結果を示す図である。上パネルは、ステップ1から3で処理されたQTおよびRRのデータセット(それぞれ左から右へ)、およびステップ1後のQT/RRのヒステリシスループを示す。指数関数のフィッティング曲線(ステップ3)は、最初の2つのパネルの中で灰色で示される。下パネルは、ステップ4から最終ステップ8の処理後の、同じ平滑化の依存性を示す。ここで、CII(右下のパネルを参照のこと)は、比

Figure 2005514098
に等しい(実施例10のセクション7を参照のこと)。
順次移動平均法によるデーター処理のブロック図である(実施例12、ステップ1〜3)。 実施例12のステップ1からステップ2にわたる処理結果を示す図である。上パネルは、ステップ1後の処理されたQTおよびRRのデータセットおよびQT/RRのヒステリシスループを示す(それぞれ左から右へ)。下パネルは、第2の移動平均処理および最終ステップ3の後の同じ平滑化の依存性を示す。 最適化された非線形変換方法における主なステップの、一般的なデーターのフローチャートである。左手側および右手側のボックスは、それぞれRRおよびQT間隔に対する同様の処理段階を説明する。 図15の段階(1a/b)〜(3a/b)間の1つのデーターサブセット{tk,Tk RR}または{tk,Tk QT}に対する詳細なデーターのフローチャートを示す図である。先行段階のボックス1〜7は、従来のデーター処理方法の組み合わせを用い、移動平均(1)、最小領域の決定(2)、二次放物線のこの領域のデーターへのフィッティング(3)、結果の整合性のチェック(4)、最小値における最小データーおよび中心データーの検出(5)および(6)、データーの条件付きソーティング(7)を含む。段階(8)〜(11)は、非線形回帰に対するデュアル非線形変換方法に基づいている。 フィルタ処理したRR間隔のデーターセットの非線形変換を示す図である。パネルAは本来の(t,y)面上のデーターを示し、最小値は円内のアスタリスクでマークされている。パネルBおよびCは、それぞれj=1およびj=2に対する(t,u)面上の変換されたセットを示す。最小値のイメージも、囲ったアスタリスクでマークされている。変換されたデーターセットは、中央部にはっきりした直線部分がある、単調に増加する(平均)曲線の周りに集中していることに注意されたい。 QT間隔データセットであることを除くと、図17と同様の図である。 β=-0.9(下側の曲線)からβ=0(中間の太い曲線)を通りβ=0.5(上側の曲線)まで△β=0.1のステップで変化する、15の値のパラメータβに対する関数ζ(α,β,τ)のファミリーの適切な縮尺の図である。この関数ζ(α,β,τ)は3つ全ての変数において連続しており、τの関数として、τ=0,ζ’(α,β,0)=1において単位勾配を有する。 一人の患者に対するRRおよびQTデータセットの完全な処理の実施例を示す図である。パネルAおよびCは、RRおよびQTデータセットおよびそのフィット性を示す。パネルBは、対応する上昇および下降する曲線並びに(fRR,TQT)面上の閉鎖線を示す。この面上では、そのようなヒステリシスループの区域は、二乗された時間の次元を有する。パネルDは、(fRR,TQT)面上のヒステリシスループを示す。ここで、fRR=1/TRRは心拍数であり、ループ区域は無次元数である。パネルAに対する全エラーは2.2%であり、パネルCについては0.8%である。 最大の仕事量が28W(ワット)の急激な運動停止前の4.5分の仕事量を行った60才の冠動脈疾患「CAD」の患者についてのRR間隔データセットである。 図21と同じCAD患者の、仕事量が4.5分の急激な運動停止後の最初の1.5分の回復期間に対するRR間隔データセットである。HRの回復が、9拍/分という遅い準定常的な割合で発生している。 130Wの最大仕事量の後の2分の低い20Wの回復仕事量の後の運動をほとんど急に停止する前の14分の仕事量を行った後の、50才の被験者に対するRR間隔データセットである。 図23と同じ50才の被験者の、130Wの最大仕事量の後の2分の低い20Wの回復仕事量の後の運動をほぼ急に停止した後の、最初の1.5分の回復期間に対するRR間隔のデーターセットである。 冠動脈疾患の患者および冠動脈疾患ではない患者に対するRR間隔およびQT間隔データセット並びに計算されたヒステリシスループである。 冠動脈疾患の患者および冠動脈疾患ではない患者に対するRR間隔およびQT間隔のデーターセット並びに計算されたヒステリシスループである。 FIG. 2 is a schematic diagram of action potentials summed over that volume in the myocardium and the generated electrocardiogram (ECG) recorded on the human body surface. FIG. 4 shows mathematical formulas used in a simplified mathematical model of periodic excitement. It is a figure which shows a periodic excitement wave. (The computer generated action potential u and instantaneous threshold v are shown using a simplified mathematical model, which are described in FIG. 2A.) FIG. 6 shows a family of four synthetic dispersion-recovery curves corresponding to four values of the media excitability threshold. Fig. 2 is a block diagram of an apparatus for performing the method according to the present invention. FIG. 3 is a block diagram of processing steps for data collection and analysis of the present invention. FIG. 4 is another block diagram of processing steps for data collection and analysis of the present invention. FIG. 6 shows a hysteresis loop of QT interval versus RR interval obtained from experiments on two healthy male subjects (23 years old, thick line and 47 years old, thin line) plotted on the synthetic dispersion-recovery curve surface. is there. It is a figure which shows the example of the hysteresis of a QT-RR space | interval of two male test subjects. One has a drop in the ST segment of the conventional ECG (thin line) and the other has a history of myocardial infarction 12 years before the trial (thick line). The generation of these curves is described in more detail in the following specification. It is a figure which shows the hysteresis loop of the QT-RR space | interval with respect to a male test subject while explaining the sensitivity of this invention. The first loop (thick line) corresponds to the initial test while a ST segment drop was observed on a conventional ECG, and the second loop, shown as a thin line, was measured after a regular exercise cycle. It was done. FIG. 6 illustrates a comparative analysis of cardiac ischemia based on a specific example of a normalized measure of the area of the hysteresis loop. <CII> = (CII -CII min ) / (CII max - CII min) ( "CII" means "heart ischemia index"). O 1 , X 1 and Y 1 represent subject data. X i represents data (0.28 to 0.35) collected from one subject in a series of tests (day / night test, running / walking, test interval is about 2 months), and peak exercise heart rate is 120 To 135. Y i represents data (0.46 to 0.86) collected from one subject in a series of tests (running / walking, interval between tests before and after the period of regular exercise phase is 6 weeks), and peak of exercise The heart rate ranges from 122 to 146. Black bars indicate areas where the conventional ST descent method does not detect cardiac ischemia (<CII> is less than 0.70). Conventional methods, a high white bars (Y 2, Y 3, O 7: <CII> 0.70 greater) can detect cardiac ischemia only in a very narrow range indicated by. FIG. 7 shows a general peripheral nervous system and hormonal rapid control adjustment to QT and RR intervals for a sudden cessation of movement (ie, a sudden onset of the resting phase). FIG. 4 shows a general slow (quasi-stationary) QT and RR interval adjustment measured while gradually increasing and gradually decreasing cardiac stimulation. It is a figure which shows the block diagram of the data processing by the method of optimizing the connection of a moving average, an exponential function, and a fitting of a polynomial (Example 11, steps 1-8). It is a figure which shows the result of the process over the whole steps 1-8 of Example 11. FIG. The upper panel shows the QT and RR data sets processed from steps 1 to 3 (respectively from left to right) and the QT / RR hysteresis loop after step 1. The exponential fitting curve (step 3) is shown in gray in the first two panels. The lower panel shows the same smoothing dependency after processing from step 4 to final step 8. Where CII (see lower right panel) is the ratio
Figure 2005514098
(See Section 7 of Example 10).
It is a block diagram of the data processing by a sequential moving average method (Example 12, steps 1-3). It is a figure which shows the process result from step 1 of Example 12 to step 2. FIG. The upper panel shows the processed QT and RR data sets and QT / RR hysteresis loop after step 1 (from left to right, respectively). The lower panel shows the same smoothing dependency after the second moving average process and final step 3. 2 is a general data flow chart of the main steps in an optimized nonlinear transformation method. The left hand and right hand boxes describe similar processing steps for the RR and QT intervals, respectively. FIG. 16 shows a detailed data flow chart for one data subset {t k , T k RR } or {t k , T k QT } between the steps (1a / b) to (3a / b) of FIG. 15. The preceding boxes 1-7 use a combination of conventional data processing methods, moving average (1), determination of minimum area (2), fitting of secondary parabola to data in this area (3), Consistency check (4), detection of minimum and center data at minimum value (5) and (6), conditional sorting of data (7). Steps (8)-(11) are based on a dual nonlinear transformation method for nonlinear regression. It is a figure which shows the nonlinear transformation of the data set of the filtered RR interval. Panel A shows the data on the original (t, y) plane, and the minimum value is marked with an asterisk in the circle. Panels B and C show the transformed set on the (t, u) plane for j = 1 and j = 2, respectively. The minimum image is also marked with an enclosed asterisk. Note that the transformed data set is centered around a monotonically increasing (average) curve with a sharp straight line in the middle. FIG. 18 is a view similar to FIG. 17 except that it is a QT interval data set. A function ζ for a parameter β of 15 values that changes in steps of Δβ = 0.1 from β = −0.9 (lower curve) through β = 0 (middle thick curve) to β = 0.5 (upper curve) FIG. 4 is a diagram of an appropriate scale of a family of (α, β, τ). This function ζ (α, β, τ) is continuous in all three variables, and has a unit gradient at τ = 0, ζ ′ (α, β, 0) = 1 as a function of τ. FIG. 4 shows an example of complete processing of RR and QT data sets for a single patient. Panels A and C show the RR and QT data sets and their fit. Panel B shows the corresponding rising and falling curves and the closing line on the (f RR , T QT ) plane. On this plane, the area of such a hysteresis loop has a squared time dimension. Panel D shows a hysteresis loop on the (f RR , T QT ) plane. Here, f RR = 1 / T RR is the heart rate, and the loop area is a dimensionless number. The total error for panel A is 2.2% and for panel C is 0.8%. RR interval data set for a 60-year-old coronary artery disease “CAD” patient who performed 4.5 minutes of work prior to a sudden cessation of exercise with a maximum work of 28 W (Watt). FIG. 22 is an RR interval data set for the same CAD patient as in FIG. 21 for the first 1.5-minute recovery period after a sudden cessation of work for 4.5 minutes. HR recovery occurs at a slow quasi-stationary rate of 9 beats / minute. In the RR interval data set for a 50 year old subject after 14 minutes of work before ending the exercise after 2 minutes low 20W recovery work after a maximum work of 130W almost abruptly is there. For the same 1.5-year recovery period of the same 50-year-old subject as in FIG. 23, after almost abruptly stopping the exercise after 2W low 20W recovery work after 130W maximum work RR interval data set. RR and QT interval data sets and calculated hysteresis loops for patients with and without coronary artery disease. RR and QT interval data sets and calculated hysteresis loops for patients with and without coronary artery disease.

Claims (46)

(a)心拍数が少なくとも130拍/分の所定のしきい値まで徐々に増加する段階の間に、前記被験者から第1のRR間隔データセットを収集するステップと、
(b)心拍数が徐々に減少する段階の間に、前記被験者から第2のRR間隔データセットを収集するステップと、
(c)前記第1のRR間隔データーセットと前記第2のRR間隔データセットとを比較して、前記データーセット間の相違を確定するステップと、
(d)前記ステップ(c)の比較から、前記第1および第2のデータセット間の相違が大きい場合は、前記被験者の心臓虚血が大きく、心臓または心臓血管の健康状態が低下していることを示す、前記被験者が刺激されている間の心臓虚血の尺度を生成するステップと
を含むことを特徴とする、被験者の心臓または心臓血管の健康状態の尺度を提供し、前記被験者の心臓虚血を評価する方法。
(A) collecting a first RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually increases to a predetermined threshold of at least 130 beats / minute;
(B) collecting a second RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually decreases;
(C) comparing the first RR interval data set and the second RR interval data set to determine a difference between the data sets;
(D) From the comparison in step (c), if the difference between the first and second data sets is large, the subject's cardiac ischemia is large and the health condition of the heart or cardiovascular is decreased Generating a measure of cardiac ischemia while the subject is being stimulated to provide a measure of the heart or cardiovascular health status of the subject, A method for assessing ischemia.
前記所定の心拍数のしきい値が、
公式 PT=(220±V bpm)−age
によって定義され、ここで、PTは所定の心拍数のしきい値、Vは20、bpmは毎分の拍動、およびageは前記被験者の年令であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
The predetermined heart rate threshold is:
Formula PT = (220 ± V bpm) -age
The PT according to claim 1, wherein PT is a predetermined heart rate threshold, V is 20, bpm is beats per minute, and age is the age of the subject. the method of.
(e)前記ステップ(a)と(b)とが同時に、第1および第2のQT間隔データセットを前記被験者から収集するステップと、
(f)前記第1のQT間隔データーセットと前記第2のQT間隔データセットとを比較して、前記第1および第2のQT間隔のデーターセット間の相違を確定する、比較ステップと、
(g)前記比較ステップ(f)から、前記第1および第2のデータセット間の相違が大きいことが、前記被験者の心臓虚血が大きく、心臓または心臓血管の健康状態が低下していることを示す、前記被験者が刺激されている間の心臓虚血の尺度を生成するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
(E) collecting the first and second QT interval data sets from the subject simultaneously with steps (a) and (b);
(F) comparing the first QT interval data set with the second QT interval data set to determine a difference between the first and second QT interval data sets;
(G) From the comparison step (f), a large difference between the first and second data sets indicates that the subject's cardiac ischemia is large and the heart or cardiovascular health condition is reduced. Generating a measure of cardiac ischemia while the subject is being stimulated, the method of claim 1, further comprising:
心拍数が徐々に減少する前記段階は、運動負荷を減少させるクールダウン段階の後において行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the step of gradually decreasing the heart rate is performed after a cool-down step of reducing exercise load. 運動負荷を減少させる前記段階は、持続時間が約2分であることを特徴とする請求項4に記載の方法。   5. The method of claim 4, wherein the step of reducing exercise load is about 2 minutes in duration. 前記被験者が冠動脈疾患を患っていないことを特徴とする請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the subject does not suffer from coronary artery disease. 前記被験者が冠動脈疾患を患っていることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the subject suffers from coronary artery disease. 前記被験者が中程度の冠動脈疾患を患っていることを特徴とする請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the subject suffers from moderate coronary artery disease. 前記第1および第2のRR間隔のデータセットが準定常状態のもとで収集されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the first and second RR interval data sets are collected under quasi-steady state. 前記第1および第2のRR間隔のデータセットが準定常状態のもとで収集されることを特徴とする請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the first and second RR interval data sets are collected under quasi-steady state. 心拍数が徐々に増加する前記段階および心拍数が徐々に減少する前記段階はそれぞれ、持続時間が少なくとも3分であることを特徴とする請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein each of the step of gradually increasing the heart rate and the step of gradually decreasing the heart rate each have a duration of at least 3 minutes. 心拍数が徐々に増加する前記段階と心拍数が徐々に減少する前記段階は、全体の時間を6分から40分として一緒に実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the step of gradually increasing the heart rate and the step of gradually decreasing the heart rate are performed together for a total time of 6 to 40 minutes. 心拍数が徐々に増加する前記段階と心拍数が徐々に減少する前記段階との両方がピーク心拍数と最低心拍数との間に実行され、心拍数が徐々に増加する前記段階と心拍数が徐々に減少する前記段階との両方の前記ピーク心拍数が同じであることを特徴とする請求項1に記載の方法。   Both the stage in which the heart rate gradually increases and the stage in which the heart rate gradually decreases are performed between the peak heart rate and the minimum heart rate, and the heart rate and the stage in which the heart rate gradually increases The method of claim 1, wherein the peak heart rate is the same for both the gradually decreasing steps. 心拍数が徐々に増加する前記段階と心拍数が徐々に減少する前記段階との両方の前記最低心拍数がほぼ同じであることを特徴とする請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the minimum heart rate for both the step of gradually increasing heart rate and the step of gradually decreasing heart rate is substantially the same. 心拍数が徐々に減少する前記段階が少なくとも3つの異なる心拍数刺激レベルにおいて実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the step of gradually decreasing heart rate is performed at at least three different heart rate stimulation levels. 心拍数が徐々に増加する前記段階が少なくとも3つの異なる心拍数刺激レベルにおいて実行されることを特徴とする請求項15に記載の方法。   The method of claim 15, wherein the step of gradually increasing heart rate is performed at at least three different heart rate stimulation levels. 心拍数が徐々に増加する前記段階と心拍数が徐々に減少する前記段階とが時間的に連続して実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the step of gradually increasing the heart rate and the step of gradually decreasing the heart rate are performed continuously in time. 心拍数が徐々に増加する前記段階と心拍数が徐々に減少する前記段階とが時間的に間をおいて実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the step of gradually increasing the heart rate and the step of gradually decreasing the heart rate are performed at an interval in time. 前記生成するステップが前記それぞれのデーターセットから曲線を生成することによって実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the generating step is performed by generating a curve from the respective data set. 前記生成するステップがデーターセットからの前記曲線の形状を比較することによって実行されることを特徴とする請求項19に記載の方法。   20. The method of claim 19, wherein the generating step is performed by comparing the shape of the curve from a data set. 前記生成するステップが前記曲線間の領域の大きさを決定することによって実行されることを特徴とする請求項19に記載の方法。   The method of claim 19, wherein the generating step is performed by determining a size of a region between the curves. 前記生成するステップがデーターセットからの前記曲線の形状を比較することと前記曲線間の領域の大きさを決定することとの両方によって実行されることを特徴とする請求項19に記載の方法。 20. The method of claim 19, wherein the generating step is performed by both comparing the shape of the curves from a data set and determining the size of the area between the curves. 前記曲線を表示するステップをさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の方法。 The method of claim 19, further comprising displaying the curve. 心拍数が徐々に増加する前記段階の間に、前記心拍数が150拍/分を超えることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the heart rate exceeds 150 beats / minute during the phase of gradually increasing heart rate. (e)刺激を加える間の前記心臓虚血の尺度と少なくとも1つの基準値とを比較するステップと、
(f)前記ステップ(e)の比較から、前記被験者に対する心臓または心臓血管の健康状態の定量的な表示を生成するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
(E) comparing the measure of cardiac ischemia during application of the stimulus with at least one reference value;
2. The method of claim 1, further comprising: (f) generating a quantitative indication of heart or cardiovascular health status for the subject from the comparison of step (e).
(g)心臓血管の療法を用いて前記被験者を治療するステップと、
(h)前記ステップ(a)から前記ステップ(f)までを繰り返して、前記心臓血管の療法の効果を評価して、前記療法の前から前記療法の後までの前記データーセット間の相違の減少が前記心臓血管の療法により前記被験者の心臓の健康状態が改善していることを示す、繰り返しステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。
(G) treating the subject with cardiovascular therapy;
(H) Repeat steps (a) to (f) to evaluate the effect of the cardiovascular therapy and reduce differences between the data sets from before the therapy to after the therapy 26. The method of claim 25, further comprising: repeating the step of indicating that the cardiovascular therapy is improving the heart health of the subject.
前記心臓血管の療法が、エアロビクス体操、筋力ビルディング、ダイエットの変更、栄養補給剤、減量、ストレスの軽減、禁煙、薬品治療、外科治療、およびそれらの組み合わせからなるグループから選択されることを特徴とする請求項26に記載の方法。   The cardiovascular therapy is selected from the group consisting of aerobic exercises, strength building, diet changes, nutritional supplements, weight loss, stress relief, smoking cessation, drug treatment, surgical treatment, and combinations thereof 27. The method of claim 26. 前記定量的な表示から、前記被験者が将来の虚血に関連した心臓の事故に直面する危険の可能性を評価するステップをさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, further comprising assessing, from the quantitative display, a risk of the subject facing a cardiac accident related to a future ischemia. 前記コンピューターが読取り可能なプログラムコードが、
(a)心拍数が少なくとも130拍/分の所定のしきい値まで徐々に増加する段階の間に、前記被験者から第1のRR間隔データセットを収集するコンピューターが読取り可能なプログラムコードと、
(b)心拍数が徐々に減少する段階の間に、前記被験者から第2のRR間隔データセットを収集するコンピューターが読取り可能なプログラムコードと、
(c)前記第1のRR間隔データセットと前記第2のRR間隔データセットとを比較して、前記データーセットの間に相違を確定するコンピューターが読取り可能なプログラムコードと、
(d)前記コンピューターが読取り可能なプログラムコード(c)において前記比較から、前記第1および第2のデータセット間の相違が大きい場合は、前記被験者の心臓虚血が大きく、心臓または心臓血管の健康状態が低いことを示す、前記被験者が刺激されている間の心臓虚血の尺度を生成するコンピューターが読取り可能なプログラムコードと
を含むことを特徴とする、被験者の心臓または心臓血管の健康状態の尺度を提供し、前記被験者の心臓虚血を評価する、媒体の中に組み込まれたコンピューターが読取り可能なプログラムコードを有するコンピューターが使用可能な記録媒体を備えるコンピュータープログラム製品。
The computer readable program code is
(A) a computer readable program code that collects a first RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually increases to a predetermined threshold of at least 130 beats / minute;
(B) a computer readable program code that collects a second RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually decreases;
(C) a computer readable program code for comparing the first RR interval data set and the second RR interval data set to determine a difference between the data sets;
(D) From the comparison in the computer readable program code (c), if the difference between the first and second data sets is large, the subject's cardiac ischemia is large and the heart or cardiovascular A computer readable program code for generating a measure of cardiac ischemia while the subject is being stimulated, indicating a low health state, and the subject's heart or cardiovascular health state A computer program product comprising a computer usable recording medium having a computer readable program code embedded in the medium for providing a measure of the above and assessing cardiac ischemia in said subject.
(e)ステップ(a)とステップ(b)とを同時に、前記被験者から第1および第2のRR間隔のデータセットを収集するコンピューターが読取り可能なプログラムコードと、
(f)前記第1のQT間隔データセットと前記第2のQT間隔データセットとを比較して、前記データーセット間の相違を確定するコンピューターが読取り可能なプログラムコードと、
(g)前記コンピューターが読取り可能なプログラムコード(f)において前記比較から、前記第1および第2のデータセット間の相違が大きい場合は、前記被験者の心臓虚血が大きく、心臓または心臓血管の健康状態が低いことを示す、前記被験者が刺激されている間の心臓虚血の尺度を生成するコンピューターが読取り可能なプログラムコードと
をさらに含むことを特徴とする請求項29に記載のコンピュータープログラム製品。
(E) step (a) and step (b) simultaneously, computer readable program code for collecting first and second RR interval data sets from said subject;
(F) a computer readable program code for comparing the first QT interval data set and the second QT interval data set to determine a difference between the data sets;
(G) From the comparison in the computer readable program code (f), if the difference between the first and second data sets is large, the subject's cardiac ischemia is large and the heart or cardiovascular 30. The computer program product of claim 29, further comprising: computer readable program code for generating a measure of cardiac ischemia while the subject is being stimulated indicating a low health condition. .
前記コンピューターが読取り可能な前記生成のプログラムコード(g)が前記データーセットの各々から曲線を生成するコンピューターが読取り可能なプログラムコードを含むことを特徴とする請求項29に記載のコンピュータープログラム製品。   30. The computer program product of claim 29, wherein the generated program code (g) readable by the computer includes computer readable program code for generating a curve from each of the data sets. 前記コンピューターが読取り可能な前記生成のプログラムコード(g)がデーターセットから前記曲線の形状を比較するコンピューターが読取り可能なプログラムコードを含むことを特徴とする請求項31に記載のコンピュータープログラム製品。   The computer program product of claim 31, wherein the generated program code (g) readable by the computer comprises computer readable program code for comparing the shape of the curve from a data set. 前記コンピューターが読取り可能な前記生成のプログラムコード(g)が前記曲線間の領域の大きさを確定するためのコンピューターが読取り可能なプログラムコードを含むことを特徴とする請求項31に記載のコンピュータープログラム製品。   32. The computer program according to claim 31, wherein the generated program code readable by the computer comprises a computer readable program code for determining the size of the area between the curves. Product. 前記コンピューターが読取り可能な前記生成のプログラムコード(g)がデーターセットから前記曲線の形状を比較して、前記曲線間の領域の大きさを確定するコンピューターが読取り可能なプログラムコードを含むことを特徴とする請求項31に記載のコンピュータープログラム製品。   The generated computer readable program code (g) comprises computer readable program code for comparing the shape of the curves from a data set to determine the size of the area between the curves. 32. The computer program product of claim 31. 前記曲線を表示するためのコンピューターが読取り可能なプログラムコードをさらに含むことを特徴とする請求項31に記載のコンピュータープログラム製品。   32. The computer program product of claim 31, further comprising computer readable program code for displaying the curve. (e)刺激を加える間の前記心臓虚血の尺度と少なくとも1つの基準値とを比較するためのコンピューターが読取り可能なプログラムコードと、
(f)前記(e)の比較から、前記被験者に対する心臓または心臓血管の健康状態の定量的な表示を生成するためのコンピューターが読取り可能なプログラムコードと
をさらに含むことを特徴とする請求項29に記載のコンピュータープログラム製品。
(E) a computer readable program code for comparing the measure of cardiac ischemia during application of the stimulus with at least one reference value;
30. A computer readable program code for generating, from the comparison of (e), a quantitative display of heart or cardiovascular health for the subject. The computer program product described in 1.
前記定量的な表示から、前記被験者が将来の虚血に関連した心臓の事変に直面する危険の可能性を評価するためのコンピューターが読取り可能なプログラムコードをさらに含むことを特徴とする請求項36に記載のコンピュータープログラム製品。   37. The computer program further comprising: computer readable program code for assessing, from the quantitative display, a risk of the subject experiencing a cardiac event associated with future ischemia. The computer program product described in 1. (a)心拍数が少なくとも130拍/分の所定のしきい値まで徐々に増加する段階の間に、前記被験者から第1のRR間隔データセットを収集する手段と、
(b)心拍数が徐々に減少する段階の間に、前記被験者から第2のRR間隔データーセットを収集する手段と、
(c)前記第1のRR間隔データセットと前記第2のRR間隔データセットとを比較して、前記データーセット間の相違を確定する手段と、
(d)前記コンピューターが読取り可能なプログラムコード(c)の前記比較から、前記第1および第2のデータセット間の相違が大きい場合は、前記被験者の心臓虚血が大きく、心臓または心臓血管の健康状態が低下していることを示す、前記被験者が刺激されている間の心臓虚血の尺度を生成する手段と
を備えることを特徴とする、被験者の心臓虚血を比較して、前記被験者の心臓または心臓血管の健康状態の尺度を提供し、前記被験者の心臓虚血を評価するシステム。
(A) means for collecting a first RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually increases to a predetermined threshold of at least 130 beats / minute;
(B) means for collecting a second RR interval data set from the subject during a phase in which the heart rate gradually decreases;
(C) means for comparing the first RR interval data set and the second RR interval data set to determine a difference between the data sets;
(D) From the comparison of the computer readable program code (c), if the difference between the first and second data sets is large, the subject's cardiac ischemia is large and the heart or cardiovascular Means for generating a measure of cardiac ischemia while the subject is being stimulated, indicating that the subject's health condition is reduced, and comparing the subject's cardiac ischemia, Providing a measure of the heart or cardiovascular health of the subject and assessing cardiac ischemia in the subject.
(e)前記ステップ(a)と(b)とを同時に、第1および第2のQT間隔のデーターセットを前記被験者から収集する手段と、
(f)前記第1のQT間隔データセットと前記第2のQT間隔データセットとを比較して、前記第1および第2のQT間隔のデーターセット間の相違を確定する手段と、
(g)前記比較(f)から、前記第1および第2のデータセット間の相違が大きい場合は、前記被験者の心臓虚血が大きく、心臓または心臓血管の健康状態が低下していることを示す、前記被験者が刺激されている間の心臓虚血の尺度を生成する手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項38に記載のシステム。
(E) means for collecting said first and second QT interval data sets from said subject simultaneously with said steps (a) and (b);
(F) means for comparing the first QT interval data set and the second QT interval data set to determine a difference between the first and second QT interval data sets;
(G) From the comparison (f), if the difference between the first and second data sets is large, the subject's cardiac ischemia is large and the heart or cardiovascular health condition is reduced. 39. The system of claim 38, further comprising: means for generating a measure of cardiac ischemia while the subject is being stimulated.
前記生成する手段(g)が前記データーセットの各々から曲線を生成する手段を含むことを特徴とする請求項38に記載のシステム。   39. The system of claim 38, wherein the generating means (g) includes means for generating a curve from each of the data sets. 前記生成する手段(g)がデーターセットから前記曲線の形状を比較する手段を含むことを特徴とする請求項40に記載のシステム   41. The system of claim 40, wherein the generating means (g) comprises means for comparing the shape of the curve from a data set. 前記生成する手段(g)が前記曲線間の領域の大きさを確定する手段を含むことを特徴とする請求項40に記載のシステム。   41. The system of claim 40, wherein the generating means (g) includes means for determining a size of a region between the curves. 前記生成する手段(g)がデーターセットから前記曲線の形状を比較して、前記曲線間の領域の大きさを確定する手段を含むことを特徴とする請求項40に記載のシステム。   41. The system of claim 40, wherein the generating means (g) includes means for comparing the shape of the curves from a data set to determine the size of the area between the curves. 前記曲線を表示する手段をさらに含むことを特徴とする請求項40に記載のシステム。   41. The system of claim 40, further comprising means for displaying the curve. (e)刺激を加える間の前記心臓虚血の尺度と少なくとも1つの基準値とを比較する手段と、
(f)前記(e)の比較から、前記被験者に対する心臓または心臓血管の健康状態の定量的な表示を生成する手段と
をさらに含むことを特徴とするシステム。
(E) means for comparing said measure of cardiac ischemia during application of the stimulus with at least one reference value;
And (f) means for generating a quantitative indication of heart or cardiovascular health status for the subject from the comparison of (e).
前記定量的な表示から、前記被験者が将来の虚血に関連した心臓の事故に直面する危険の可能性を評価する手段をさらに含むことを特徴とする請求項45に記載のシステム。   46. The system of claim 45, further comprising means for assessing, from the quantitative display, a risk of the subject facing a cardiac accident related to future ischemia.
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